Одиниця активності радіоактивних ізотопів

Альтернативні описи

П'єр (1859-1906) французький вчений-фізик, Нобелівська премія 1903

Одиниця виміру радіоактивності

Хто допоміг Марії Склодовській відкрити радій

Французький фізик, один із творців вчення про радіоактивність

Фізики-дружини

Сім'я нобелівських фізиків

Французький фізик

Французький фізик, який відкрив і досліджував п'єзоелектрику

Перша жінка, яка отримала Нобелівську премію

Перша жінка-професор

Французький фізик, лауреат Нобелівської премії (1903), творець вчення про радіоактивність

Вона разом із чоловіком відкрила полоній

Сім'я фізиків-«нобелів»

Марія Склодовська...

Подружжя відомих фізиків

Разом із чоловіком відкрила полоній

Одиниця радіоактивності

П'єр та Марія Склодовська

П'єр та Марія

міра радіоактивності

Відомі французькі фізики - чоловік та дружина

. «хімічне» подружжя

Відомий французький фізик

Хто відкрив полоній?

Відкрив радій та полоній

П'єр, який відкрив радіоактивність

міра радіації

Подружжя, яке відкрило радій

Подружня пара фізиків

Фізики, П'єр та Марія

П'єр із фізиків

Відкрив радій

П'єр та МаріяСклодовська

Відкривачі полонія

Відкривачі радію

Відкрили радій та полоній

Жоліо... - (1897-1956), французький фізик, дочка П. Кюрі та М. Склодовської-Кюрі

Вчені П'єр та Марія

Французький фізик, один із творців вчення про радіоактивність (1859-1906, Нобелівська премія 1903)

Французький вчений, лауреат Нобелівської премії з фізики

Значення потужності еквівалентної дози, що використовується під час проектування захисту від зовнішнього іонізуючого випромінювання

3.4. Забруднення радіоактивне

Допустимі рівні радіоактивного забруднення робочих поверхонь, шкіри, спецодягу та засобів індивідуального захисту, част./(см2 хв.)

3.5 Влаштування побутових дозиметрів.

Виміряна потужність дози

3.5.4. Оцінка питомої активності радіонуклідів у пробах.

4. Висновки щодо виконаної роботи

5. Запитання до заліку

Вимірювання питомої активності проб ґрунту

2. Порядок виконання роботи:

3. Забруднення радіонуклідами ґрунту

Викид радіонуклідів під час аварії на Чорнобильській АЕС

Динаміка радіаційної ситуації після аварії на чаес

Зонування території республіки за рівнем радіоактивного забруднення

4. Пристрій та технічні дані радіометра РКГ-01 "аліот".

4.1. Технічні дані радіометра:

4.4. Підготовка до роботи. Порядок роботи.

4.4. 1. Увімкнення приладу.

4.4.2. Вибір типу кювети.

4.4.3. Вимірювання фону γ-випромінювання.

4.4.4. Визначення питомої активності проби.

4.5. Обробка результатів виміру.

Результати дослідження природних радіонуклідів у ґрунті (Бк/кг).

5. Висновки щодо виконаної роботи

6. Питання до заліку.

Визначення питомої β-активності

Республіканські допустимі рівні вмісту радіонуклідів цезію-137 та будову-90 у харчових продуктах та питній воді (рду-2001).

Питома вага (%) проб харчових продуктів із особистих підсобних господарств з перевищенням рду-2001 за вмістом цезію-137

4.1. Призначення кнопок органів керування

4.2. Підготовка приладу для роботи.

4.3. Вимірювання питомої активності радіонуклідів у пробах.

Результати власних досліджень

5. Висновки щодо виконаної роботи

6. Запитання до заліку

Визначення питомої β-активності харчових продуктів, що виросли у лісі

2. Порядок виконання роботи

3. Радіоактивне забруднення лісу та його дарів

Питома вага (%) проб грибів, лісових ягід, м'яса диких тварин, які не відповідають вимогам рду-2001 за вмістом цезію-137 (приватний сектор)

4. Вимірювання β-активності харчових продуктів, що ростуть у лісі

4.1. Підготовка радіометра крвп-зб до роботи та перевірка його працездатності.

4.2. Вимірювання радіоактивного фону

4.3. Вимірювання активності проби харчового продукту

Результати власних вимірів

5. Висновки щодо виконаної роботи

Чутливість р радіометра крвп-зб [л, кг з -1 Бк-1; (л, кг c-1 Kі-1)]

Запитання до заліку

Визначення активності ізотопів цезію та калію в будівельних та інших матеріалах

2. Порядок виконання роботи

3. Забрудненість ізотопами цезію та калію будівельних та інших матеріалів

Класифікація будівельних матеріалів з питомої ефективної активності.

4. Призначення та технічні характеристики гамма – радіометра руг-91.

4.2. Технічні дані гама – радіометра.

5. Пристрій γ-радіометра руг-91

6. Підготовка приладу до роботи.

7. Порядок роботи у приладі.

7.2. Вимірювання активності проби

Результати власних вимірів

8. Розрахунки питомої активності

9. Визначення питомої ефективної активності будівельних матеріалів

Питома активність природних радіонуклідів у будівельних матеріалах (Бк/кг).

10. Висновки щодо виконаної роботи

11. Запитання до заліку

Методи захисту від іонізуючого випромінювання

2. Порядок виконання роботи:

3. Вплив іонізуючої радіації на людину

Коефіцієнти ризику для розвитку стохастичних ефектів

Основні межі доз опромінення

4. Методика проведення роботи.

4.2. Провести вимірювання зміни інтенсивності поглинання потоку гама випромінювання різними матеріалами.

N порівн. Без екрана - n порівн. З екраном

5. Висновки щодо виконаної роботи

6. Запитання до заліку

Радіаційна розвідка

3. Теоретична частина.

Потужність доз гамма-випромінювання на місцевості в районі епіцентру повітряного ядерного вибуху

Радіаційні характеристики ближнього сліду радіоактивних випадень

Радіонукліди, що потрапляють до зовнішнього середовища після радіаційних катастроф та ядерних вибухів

3.3.1. Класифікація приладів радіаційної розвідки.

3.3.2. Прилад імд-1с

3.3.2.1 Експериментальна частина.

3.3.2.2. Порядок виконання роботи.

4. Висновки щодо виконаної роботи

5. Запитання до заліку

4) Яка потужність доз γ-випромінювання на місцевості в районі епіцентру повітряного ядерного вибуху та ближнього сліду радіоактивних випадень?

9. Глосарій

Нуклон – протон або нейтрон. Протони і нейтрони можуть розглядатися як два різні зарядові стани нуклону.

10. Література

додаток

Список скорочень

Приставки для утворення десяткових кратних та дольних одиниць

Грецька абетка

Універсальні постійні

Зміст

Основні фізичні величини, що використовуються в радіаційному захисті, та їх одиниці

Фізична величина			Співвідношення між одиницями
	системи СІ	позасистемна	системи СІ та позасистемної	позасистемної та в системі СІ
Активність нуклідуу радіоактивному джерелі. Виражає кількість розпадів за одиницю часу.	Бекерель (Бк, Вq)	Кюрі (Кі, Сі)	1 Бк = 1 розп. в с, 1 Бк = 2,7 10 -11 Кі	1 Кі = 3,7 10 10 Бк
Питома активність.	Бекерель на кілограм (Бк/кг).	Кюрі на кілограм (Кі/кг).	1 Бк/кг = 2,7 10 -11 Кі/кг	1 Кі/кг = 3,7 10 10 Бк/кг
Поглинена доза випромінювання. Кількість енергії іонізуючого випромінювання,	Ґрей (Гр, Gy).	Радий (рад, rad).	1 Гр = 1 Дж/кг; 1 Гр = 100 рад; 1 Дж = 10 5 рад/г	1 рад = 100 ерг/г = 0,01 Гр = 102 Дж/кг = 10 -2 Гр; 1 рад/г

Продовження табл. 1.4.

Фізична величина	Найменування та позначення одиниці		Співвідношення між одиницями
	системи СІ	позасистемна	системи СІ та позасистемної	позасистемної та в системі СІ
поглинене одиницею маси фізичного тіла, наприклад, тканинами організму.
Доза еквівалентна. Поглинена доза, помножена на коефіцієнт, що враховує неоднакову радіаційну небезпеку різних видів іонізуючого випромінювання (див. табл. 1.6).	Зіверт (3в, Sv).	Бер (бер, rem).	1Зв = 1Гр = 1 Дж/кг = 100 бер (для β- та γ випромінювання); 1 Зв = 2,58 10 -4 Кл/кг.	1 бер = 0,01Зв = 10 мЗв.
Доза ефективна (ефективна еквівалентна).Сума середніх еквівалентних доз у різних органах або тканинах, зважених з коефіцієнтами обліку різної чутливості органів та тканин до виникнення	Зіверт (3в, Sv).	Бер (бер, rem).	1Зв = 1Гр = 1 Дж/кг = 100 бер (для β-і γ випромінювання).	1 бер = 0,01Зв = 10 мЗв.

Продовження табл. 1.4.

Фізична величина		Найменування та позначення одиниці				Співвідношення між одиницями
		системи СІ		позасистемна		системи СІ та позасистемної		позасистемної та в системі СІ
стохастичних ефектів радіоактивної дії (див. табл. 1.7).
Експозиційна дозавипромінювання. Відношення сумарного заряду всіх іонів одного знака, що виникають при повному гальмуванні електронів та позитронів, утворених фотонами в елементарному обсязі повітря, до маси повітря в цьому обсязі.	Кулон на кілограм (Кл/кг)		Рентген (Р)		1 Кл / кг = 3876 Р = 3,88 10 3 Р.		1 Р = 2,58 10 -4 Кл/кг
Потужність дози опромінення- Доза, отримана організмом за одиницю часу.	Грей за секунду (Гр/с = Дж/кг з = Вт/кг); Зіверт за секунду (Зв/с), Ампер на кілограм (А/кг).		Радий за секунду (рад/с), Бер за секунду (бер/с), Рентген за секунду (Р/с).		1 Гр/с = 100 рад/с, 1 Гр/с=1 Зв/с = 100 Р/с (для β- і γ-випромінювання); 1 Зв/с = 100 бер/с 1 А/кг = 3876 Р/с.			1 рад/с = 0,01 Гр/с, 100Р/с = 1 3в/с=1 мкГр/с.

Продовження табл. 1.4.

поглинає енергію в 1 джоуль (Дж). 1 Гр = 1 Дж/кг = 2,388 10 -4 ккал/кг = 6,242 10 15 еВ/г = 10 4 ерг/г = 100 рад.

Енергію частинок вимірюють в електрон-вольтах (еВ). Електрон-вольт - це енергія, яку набуває електрон під дією електричного поля з різницею потенціалів (напругою) 1 вольт.

1 еВ = 1,6 10 -12 ерг = 1,6 10 -19 джоуля = 3,83 10 -20 калорій

Виходячи із співвідношень: 1 Дж = 0,239 кал = 6,25 10 18 електрон-вольт = 10 7 ерг,

1 радий = 10 -2 Дж/кг = 100 ерг/г= 0,01 Гр = 2,388× 10 -6 кал/р.

Кратні одиниці поглиненої дози - кілогрій (1 кГр = 1 Гр 10 3), мілігрей (1 мГр = 1 Гр 10 -3). Принцип утворення кратних одиниць виміру іонізуючої радіації представлений у табл. 1.5.

Поглинена енергія витрачається на нагрівання речовини, а також на її хімічні та фізичні перетворення. Вона росте зі збільшенням часу опромінення і залежить від складу речовини, виду випромінювання (рентгенівське випромінювання, потік нейтронів тощо), енергії його частинок, щільності їх потоку і складу речовини, що опромінюється. Наприклад, для рентгенівського та γ-випромінювань вона залежить від атомного номера (Z) елементів, що входять до складу речовини.

Характер цієї залежності визначається енергією фотонів, яка від частоти електромагнітних коливань – hv У цій формулі:h - постійнаПланка;введена М. Планком в1900 р. за

встановлення закону розподілу енергії у спектрі випромінювання абсолютно чорного тіла. Найбільш точне значення h = (6,626196 ± 0,000050) 10 -34 джоуль з = (6,626196 ± 0,000050) 10 -27 ерг с. Однак частіше користуються h = h/2π = (1,0545919 ± 0,0000080) 10 -27 ерг , також називається постійною планкою, а v - це частота електромагнітних коливань.

Внаслідок таких взаємодій у біологічних тканинах порушуються фізіологічні процеси, та розвивається у ряді випадків променева хвороба різного ступеня тяжкості. Поглинена доза випромінювання є основною фізичною величиною, що визначає ступінь радіаційного впливу.

Потужність поглиненої дози- Збільшення дози в одиницю часу. Вона характеризується швидкістю накопичення дози опромінення і може збільшуватись або зменшуватись у часі. Її одиниця у системі СІ – грей на секунду (Гр/с). Це така потужність поглиненої дози випромінювання, при якій за 1 с речовині поглинається доза випромінювання в 1 Гр.На практиці для оцінки потужності поглиненої дози випромінювання до цих пір широко використовують позасистемну одиницю потужності поглиненої дози – радий на годину (рад/год) або ради на секунду (рад/с). Ця доза може створюватися як після зовнішнього, так і внутрішнього опромінення. Як зовнішнє, і внутрішнє опромінення людини створюється антропогенними і природні джерела. Останні мають земнеі космічнепоходження. Серед перших вирішальну роль відіграють 40 α-радіоактивних ізотопів. Вони об'єднані в три радіоактивні ряди, які починаються з торію (232 Th) і урану (238 U та 235 U). До них можна віднести також і четвертий ряд – ряд нептунія, що починається з 237 Np (багато радіонуклідів із цього сімейства вже розпалися). Окремо від цих родин знаходиться калій-40(40 К) та рубідій-87 (87 Rb).

Один з перших відкритих природних радіоактивних елементів був «радій» – промені, що випромінює. Утворення його та інших природних радіонуклідів протікає в процесі мимовільних перетворень (розпадів) нуклідів сімейства урану та торію. Як приклад наводимо на рис. 1.6 ланцюжок численних перетворень радіонуклідів сімейства 238 U, що супроводжуються α- або β-випромінюваннями і завершуються утворенням стабільного нукліду свинцю.

Найбільшу дозу опромінення (50%) людина одержує від радону-222 (222 Rn) та її похідних – представників сімейства 238 U. (рис. 1.6). 14% дози створюється g-променями від землі та будівель, 12% - їжею та напоями, 10% - космічними променями (внутрішнє опромінення за рахунок космогенних радіонуклідів: вуглецю-14 - 14 C (12 мкЗв/рік), берилію-7 - 7 Ве (3 мкЗв / рік), натрію-22 - 22 Na (0,2 мкЗв / рік) і тритію - 3 H (0,01 мкЗв / рік).

Зовнішня поглинена доза- Доза, отримана людиною від джерела, що знаходиться поза організмом. Воно становить майже 33% загальної дози опромінення та створюється потоком частинок або квантів від землі та будівель (головним чином калієм-40), космічним випромінюванням та антропогенними джерелами. Жителі Білорусі отримують також додаткове опромінення за рахунок чорнобильських радіонуклідів. 90% її створюється цезієм-137, 9% - стронцієм-90 і 1% - ізотопів плутонію. Після ядерного вибуху проникаюча радіація створюється потоком -променів і нейтронів, що випускаються приблизно протягом 10-25 секунд з моменту ядерного вибуху.

Потік γ-променів - фотонів (F) - Відношення числа іонізуючих частинок (фотонів) dN, що проходять через дану поверхню за інтервал часу dt, до цього інтервалу: F = dN/dt. Одиниця вимірювання потоку іонізуючих частинок - частка / с (одна частка на секунду).

Флюєнс (перенесення) іонізуючих частинок (фотонів)- Відношення числа іонізуючих частинок (фотонів) dN, що проникають в об'єм елементарної сфери, до площі центрального поперечного перерізу dS цієї сфери: Ф = dN/dS. Одиниця виміру флюєнсу частинок - частка / м 2 (одна частка на квадратний метр).

Щільність потоку іонізуючих частинок (фотонів, φ)- відношення потоку іонізуючих частинок (фотонів) dF, що проникають в об'єм елементарної сфери, до площі центрального поперечного перерізу dS цієї сфери: φ = dF/dS = dФ / dt = dN/dt dS. Одиниця виміру щільності потоку - частка/с -1 м -2 (одна частка або квант на секунду на квадратний метр).

При проходженні цих фотонів (гамма-випромінювання) розрізняють вузький та широкий пучок. Геометрія вузького пучкахарактеризується тим, що детектор реєструє не розсіяне випромінювання джерела. Геометрія, при якій детектор реєструє не розсіяне та розсіяне випромінювання, називається широким пучком.

Питома поглинена доза (?)- Поглинена доза, створювана випромінюванням при флюєнс = одна частка на квадратний метр: σ = D / Ф.

Внутрішня поглинена доза- Доза, отримана будь-яким органом людського організму від джерела радіації, що знаходиться всередині організму. Цим джерелом внутрішнього опромінення може бути радіоактивна речовина, яка проникає в організм через кишечник з їжею (харчові продукти та вода), через легені (при диханні повітря) і, незначною мірою, через шкіру, або через рани чи порізи, а також при медичній радіоізотопній діагностиці.Джерела внутрішнього опромінення можна умовно поділити на джерела чорнобильського походження(в даний час більша їх частина цезію-137, стронцію-90 і плутонію-239, 240 міститься в продуктах харчування) і природного походження. Останні виробляють майже 67% сумарної дози опромінення.

Джерело внутрішнього опроміненнязалишається в організмі на певний час, протягом якого і робить свій негативний вплив. Тривалість впливу визначається періодом напіврозпаду джерела, що потрапив в організм, і кількістю часу, протягом якого він виводиться з організму. Виведення радіонуклідів з організму є дуже складним явищем. Його можна лише приблизно описати у вигляді концепції " біологічного напіввиведення" - часу, необхідного для виведення з організму половини радіоактивного матеріалу.

Стан радіаційної обстановки на місцевості чи приміщенні характеризує експозиційна доза. Експозиційна доза (фотонного випромінювання) - кількісна характеристика рентгенівського та γ-випромінювання з енергією до 3 МеВ, заснована на їх іонізуючій дії і виражена як відношення сумарного заряду всіх іонів одного знака dQ, що виникають при повному гальмуванні електронів і позитронів, які були утворені фото елементарному обсязі повітря до маси dm повітря в цьому обсязі: Х = dQ/dm. Є енергетичною характеристикою випромінювання, що оцінюється за ефектом іонізації сухого атмосферного повітря, і мірою іонізаційної дії фотонного випромінювання, що визначається за іонізації повітря в умовах електронної рівноваги.

Одиницею вимірювання експозиційної дози СІ є кулон на кілограм (Кл/кг).Широко поширена також позасистемна одиниця експозиційної дози. рентген (Р)(названа на честь німецького фізика Вільгельма Конрада Рентгена, що відкрив у 1895 р. рентгенівські промені): один рентген (1 Р) – це така доза фотонного випромінювання, під дією якої 1 см 3 сухого повітря за нормальних умов (0°С і 760мм рт. ст.) утворюються іони, що несуть одну електростатичну одиницю кількості електрики кожного знака.

Доза 1 Р відповідає освіті 2,083 10 9 пар іонів в 1 см 3 повітря (при 0 ° С і 760 мм рт. ст.), або 1,61 10 12 пар іонів в 1 г повітря. Якщо врахувати, що заряд електрона дорівнює 1,6 10 -19 кулона, а маса 1 см 3 повітря = 1,29 10 -6 кг, то Р становить 2,57976 10 -4 Кл/кг. У свою чергу 1 Кл/кг = 3,876 10 3 Р. На створення такої кількості іонів необхідно витратити енергію, що дорівнює 0,114 ерг/см 3 або 88 ерг/г, тобто 88 ерг/г є енергетичний еквівалент рентгена.

Співвідношення між одиницями виміру експозиційної та поглиненої дозами становлять: для повітря 1 Р = 0,88 рад, для біологічної тканини 1 Р = 0,93 рад, 1 рад дорівнює в середньому 1,44 Р.

Потужність експозиційної дози- Збільшення експозиційної дози в одиницю часу. Її одиниця у системі СІ – ампер на кілограм (А/кг).

1 Р/с = 2,58 10 -4 А/кг.

У зоні аварії Чорнобильської атомної станції є райони, де радіоактивність ґрунту сягає 1200 мікрорентгенів на годину. За величиною експозиційної дози можна розрахувати і поглинену дозу рентгенівського та γ-випромінювань у будь-якій речовині. Для цього необхідно знати склад речовини та енергію фотонів випромінювання.

Слід пам'ятати, що, згідно з прийнятим ГОСТом, після 1 січня 1990 р. не рекомендується взагалі користуватися поняттям експозиційна доза та її потужність. Тому під час перехідного періоду ці величини слід зазначати над одиницях СІ, а позасистемних одиницях – рентгенах і рентгенах на секунду (Р/с).

Розрізняють як одноразове, так і постійне(хронічне) радіаційний вплив. Одноразовий впливвиникає за надзвичайних обставин, зокрема, аварії та оцінюється за поглиненою дозою. Постійнеж вплив, Яке може виникати в результаті регулярних викидів радіоактивності в повітря або воду або постійного знаходження радіонуклідів в навколишньому середовищі, як правило, здійснює тривалий вплив на людину. Такий вплив радіація надає людям, які проживають на забруднених радіонуклідами землях після аварії на ЧАЕС. Для оцінки вказаних доз опроміненнявикористовують такі поняття, як еквівалентна та ефективна еквівалентна дози опромінення.

Еквівалентна доза випромінювання- величина, що використовується для оцінки радіаційної небезпеки хронічного опромінення людини різними видами іонізуючих випромінювань та визначається сумою творів поглинених доз окремих видів випромінювань на їх коефіцієнти якості. Можна сказати, що це середня поглинена доза випромінювання D в органі або тканині Т, помножена на радіаційний коефіцієнт, що зважує, W R (або, як його ще називають, коефіцієнт якості випромінювання – К, див. табл. 1.6) для біологічної тканини стандартного складу(10,1% - водню; 11,1% - вуглецю; 2,6% - азоту; 76,2% - кисню, за масою):

H T, R = D W R = Σ D T, R W R ,

де R - індекс виду та енергії випромінювання.

Коефіцієнт якостівипромінювання показує, у скільки разів очікуваний біологічний ефект від досліджуваного випромінювання більше, ніж для випромінювання з лінійною передачею енергії (ЛПЕ) ≤ 3,5 кеВ на 1мкм шляху у воді. Для різних випромінювань важливий радіаційний коефіцієнт (W R) встановлюється відповідно до «Норм радіаційної безпеки - НРБ-2000» залежно від лінійної передачі енергії (табл. 1.5):

Таблиця 1.5

ЛПЕ, кеВ/мкм води

Лінійна передача енергії- ЛПЕ (LET - Linear Energy Transfer) - інтенсивність передачі енергії (і, отже, рівень поразки) для одиницю пройденого шляху. Наприклад, α-частка відноситься до високої ЛПЕ-радіації, тоді як фотони та електрони - до низької ЛПЕ-радіації.

Зважуючий радіаційний коефіцієнт W R(Коефіцієнт якості К) показує у скільки разів радіаційна небезпека для певного виду випромінювання вище, ніж радіаційна небезпека для рентгенівського випромінювання при однаковій поглиненій дозі

Таблиця 1.6

У системі СІ абсолютну радіоактивність оцінюють у беккерелях (Бк). Під 1 Бк розуміють кількість будь-якого радіоактивного ізотопу, в якому в 1 с відбувається в середньому один розпад

1 Бк = 1 розпад / с.

Похідні від бекерелю: мегабеккерель (10 6 Бк), гігабеккерель (10 9) та ін.

У практиці іноді використовують позасистемну одиницю активності кюрі - кількість радіоактивного ізотопу, в якому відбувається 3,7×10 10 розпадів в 1 с (стільки ж, скільки в 1 г Ra).

1 Ки=37×10 9 Бк.

Відповідно до рівняння радіоактивної рівноваги (1.10) активність елементів радіоактивних рядів може бути виражена через активність його родоначальника

де n- Кількість елементів у ряду.

Іншими словами, щоб оцінити радіоактивність уранового або торієвого ряду, достатньо знати кількість урану або торію. Ця обставина дуже спрощує вивчення радіоактивності порід, оскільки у разі радіоактивної рівноваги відпадає необхідність у визначенні змісту тих радіоактивних елементів, що входять до складу рядів.

Концентрацію радіоактивного ізотопу в деякій речовині оцінюють питомої масової Бк/кг та питомою об'ємною Бк/м3 активністю . Концентрації радону та інших газоподібних радіоелементів виражають у Бк/л.

Активність ізотопу пропорційна добутку постійного розпаду lна кількість ядер радіоактивної речовини N. У цьому випадку кількість ядер ізотоп, що відповідає активності в 1 Бк:

де М- Відносна атомна маса ізотопу;

- Період його напіврозпаду;

- Число Авогадро.

З формули випливає, що маса радіоактивних елементів, що відповідає заданій активності, зростає зі збільшенням періоду напіврозпаду.

Наприклад, маса радію, має активність 10 6 Бк, =1590 років, становить 27×10 -6 р. Маса урану за тієї ж активності ( =4,49 ×10 9 років) становить 80 р.

Для характеристики g-активності речовини використовують величину радієвого g-елемента Е g і позасистемну одиницю міліграм-еквівалент радію (мг-екв. Ra) – кількість ізотопу, g-випромінювання якого має таку ж іонізаційну здатність (у повітрі), як і g- випромінювання 1 мг 226 Ra (разом із продуктами його розпаду) після проходження через платиновий фільтр завтовшки 0,5 мм.

Основні радіологічні величини та одиниці

Слово радіація, в перекладі з англійської "radiation" означає випромінювання і застосовується не тільки щодо радіоактивності, але цілого ряду інших фізичних явищ, наприклад: сонячна радіація, теплова радіація та ін. Тому щодо радіоактивності слід застосовувати прийняте МКРЗ захисту) та Нормами радіаційної безпеки поняття "іонізуюче випромінювання".

іонізуюче випромінювання ( ІОНІЗУЮЧА РАДІАЦІЯ)?

Іонізуюче випромінювання - випромінювання (електромагнітне, корпускулярне), яке при взаємодії з речовиною безпосередньо або опосередковано викликає іонізацію та збудження його атомів та молекул. Енергія іонізуючого випромінювання досить велика, щоб за взаємодії з речовиною, створити пару іонів різних символів, тобто. іонізувати те середовище, в яке потрапили ці частинки або гамма кванти.

Іонізуюче випромінювання складається з заряджених та незаряджених частинок, до яких належать також фотони.

Що таке радіоактивність?

Радіоактивність - мимовільне перетворення атомних ядер на ядра інших елементів. Супроводжується іонізуючим випромінюванням. Відомо чотири типи радіоактивності:

• альфа-розпад - радіоактивне перетворення атомного ядра при якому випромінюється альфа-частка;
• бета-розпад - радіоактивне перетворення атомного ядра при якому випромінюється бета-частинки, тобто електрони чи позитрони;
• спонтанний поділ атомних ядер - мимовільний поділ важких атомних ядер (торію, урану, нептунія, плутонію та інших ізотопів трансуранових елементів). Періоди напіврозпаду у спонтанно діляться ядер становлять від кількох секунд до 1020 Торія-232;
• протонна радіоактивність - радіоактивне перетворення атомного ядра при якому випромінюються нуклони (протони та нейтрони).

Що таке ізотопи?

Ізотопи - це різновиди атомів однієї й тієї ж хімічного елемента, які мають різними масовими числами, але мають однаковий електричний заряд атомних ядер і тому що у періодичної системі елементів Д.І. Менделєєва однакове місце. Наприклад: 55Cs131, 55Cs134m, 55Cs134, 55Cs135, 55Cs136, 55Cs137. Розрізняють ізотопи стійкі (стабільні) і нестійкі - спонтанно розпадаються шляхом радіоактивного розпаду, звані радіоактивні ізотопи. Відомо близько 250 стабільних і близько 50 природних радіоактивних ізотопів. Прикладом стійкого ізотопу може бути Pb206, Pb208, що є кінцевим продуктом розпаду радіоактивних елементів U235, U238 і Th232.

Прилади для вимірювання радіації та радіоактивності.

Для вимірювання рівнів радіації та вмісту радіонуклідів на різних об'єктах використовуються спеціальні засоби вимірювання:

• для вимірювання потужності експозиційної дози гамма випромінювання, рентгенівського випромінювання, густини потоку альфа та бета-випромінювання, нейтронів, використовуються дозиметри різного призначення;
• для визначення виду радіонукліда та його вмісту в об'єктах навколишнього середовища використовуються спектрометричні тракти, що складаються з детектора випромінювання, аналізатора та персонального комп'ютера з відповідною програмою обробки спектра випромінювання.

В даний час у магазинах можна купити різні види вимірювачів радіаціїрізного типу, призначення, які мають широкі можливості. Для прикладу наведемо кілька моделей приладів, які найбільш популярні у професійній та побутовій діяльності:

Професійний дозиметр-радіометр, був розроблений для радіаційного контролю грошових купюр операційними банками, з метою виконання "Інструкція Банку Росії від 04.12.2007 N 131-І "Про порядок виявлення, тимчасового зберігання, гасіння та знищення грошових знаків з радіоактивним забрудненням".

Найкращий побутовий дозиметр від провідного виробника, цей портативний вимірювач радіації зарекомендував себе часом. Завдяки простому використанню, невеликому розміру та низькій ціні, користувачі назвали його народним, рекомендують його друзям та знайомим, не боячись за рекомендацію.

СРП-88Н (сцинтиляційний радіометр пошуку) - професійний радіометр призначений для пошуку та виявлення джерел фотонного випромінювання. Має цифровий та стрілочний індикатори, можливість встановлення порога спрацьовування звукового сигналізатора, що значно полегшує роботу при обстеженні територій, перевірки металобрухту та ін. Блок детектування виносної. Як детектор використовується сцинтиляційний кристал NaI. Автономне джерело живлення 4 елементи Ф-343.

ДБГ-06Т – призначений для вимірювання потужності експозиційної дози (МЕД) фотонного випромінювання. Джерело живлення – гальванічний елемент типу «Корунд».

ДРГ-01Т1 – призначений для вимірювання потужності експозиційної дози (МЕД) фотонного випромінювання.

ДБГ-01Н - призначений для виявлення радіоактивного забруднення та оцінки за допомогою звукового сигналізатора рівня потужності еквівалентної дози фотонного випромінювання. Джерело живлення – гальванічний елемент типу «Корунд». Діапазон виміру від 0.1 мЗв*ч-1 до 999.9 мЗв*ч-1

РКС-20.03 «Прип'ять» – призначений для контролю радіаційної обстановки у місцях проживання, перебування та роботи.

Дозиметри дозволяють вимірювати:

• величину зовнішнього гама-фону;
• рівні забруднення радіоактивними речовинами житлових та громадських приміщень, території, різних поверхонь
• сумарний вміст радіоактивних речовин (без визначення ізотопного складу) у продуктах харчування та інших об'єктах зовнішнього середовища (рідких та сипких)
• рівні забруднення радіоактивними речовинами житлових та громадських приміщень, території, різних поверхонь;
• сумарний вміст радіоактивних речовин (без визначення ізотопного складу) у продуктах харчування та інших об'єктах зовнішнього середовища (рідких та сипких).

Як вибрати вимірювач радіаціїта інші прилади для вимірювання радіації ви можете прочитати у статті Побутовий дозиметр та індикатор радіоактивності. як вибрати?"

Які види іонізуючого випромінювання існують?

Види іонізуючого випромінювання. Основними видами іонізуючого випромінювання, з якими нам найчастіше доводиться стикатися є:

Звичайно існують інші види випромінювання (нейтронне), але з ними ми стикаємося в повсякденному житті значно рідше. Відмінність цих видів випромінювання полягає в їх фізичних характеристиках, у походженні, у властивостях, у радіотоксичності та вражаючій дії на біологічні тканини.

Джерела радіоактивності можуть бути природними чи штучними. Природні джерела іонізуючого випромінювання це природні радіоактивні елементи що знаходяться в земній корі і створюють природний радіаційний фон, це іонізуюче випромінювання, що приходить до нас з космосу. Чим більша активність джерела (тобто чим більше в ньому розпадається атомів за одиницю часу), тим більше він випускає за одиницю часу частинок або фотонів.

Штучні джерела радіоактивності можуть містити радіоактивні речовини, отримані в ядерних реакторах, спеціально або є побічними продуктами ядерних реакцій. Як штучні джерела іонізуючого випромінювання можуть бути і різні електровакуумні фізичні прилади, прискорювачі заряджених частинок та ін. Наприклад: кінескоп телевізора, рентгенівська трубка, кенотрон та ін.

Основними постачальниками радію-226 в навколишнє природне середовище є підприємства, що займаються видобутком та переробкою різних копалин:

• видобуток та переробка уранових руд;
• видобування нафти та газу; вугільна промисловість;
• промисловість будівельних матеріалів;
• підприємства енергетичної промисловості та ін.

Радій-226 добре піддається вилуговування з мінералів, що містять уран, цією його властивістю пояснюється наявність значних кількостей радію в деяких видах підземних вод (радонових застосовуваних у медичній практиці), у шахтних водах. Діапазон утримання радію у підземних водах коливається від одиниць до десятків тисяч Бк/л. Вміст радію у поверхневих природних водах значно нижчий і може становити від 0.001 до 1-2 Бк/л. Істотною складовою природної радіоактивності є продукт розпаду радію-226-радій-222 (Радон). Радон- інертний, радіоактивний газ, найбільш довгоживучий (період напіврозпаду 3.82 дні) ізотоп еманації*, альфа-випромінювач. Він у 7.5 рази важчий за повітря, тому переважно накопичується погреби, підвали, цокольні поверхи будівель, у шахтних гірничих виробках, тощо. * - еманування- властивість речовин, що містять ізотопи радію (Ra226, Ra224, Ra223), виділяти еманацію, що утворюються при радіоактивному розпаді (радіоактивні інертні гази).

Вважається, що до 70% шкідливого впливу на населення пов'язане з радоном у житлових будинках (див. діаграму). Основним джерелом надходження радону в житлові будинки є (у міру зростання значущості):

• водопровідна вода та побутовий газ;
• будівельні матеріали (щебінь, глина, шлаки, золошлаки та ін.);
• ґрунт під будинками.

Поширюється радон у надрах Землі вкрай рівномірно. Характерно його накопичення в тектонічних порушеннях, куди він надходить по системах тріщин з пор та мікротріщин порід. У пори та тріщини він надходить за рахунок процесу еманування, утворюючись у речовині гірських порід при розпаді радію-226.

Радоновиділення ґрунту визначається радіоактивністю гірських порід, їх емануванням та колекторними властивостями. Так, порівняно слаборадіоактивні породи, основ будівель і споруд можуть становити більшу небезпеку, ніж більш радіоактивні, якщо вони характеризуються високим емануванням, або розсічені тектонічними порушеннями, що накопичують радон. При своєрідному «диханні» Землі радон надходить з гірських порід в атмосферу. Причому найбільших кількостях - з ділянок у яких є колектори радону (зрушення, тріщини, розломи та інших.), тобто. геологічні розлади. Власні спостереження за радіаційною обстановкою у вугільних шахтах Донбасу показали, що в шахтах, що характеризуються складними гірничо-геологічними умовами (наявність множинних розломів і тріщин у вугіллі вміщаючих породах, висока обводненість та ін.) як правило, концентрація радону в повітрі гірських виробок нормативи.

Зведення житлових та громадсько-господарських споруд безпосередньо над розломами і тріщинами гірських порід, без попереднього визначення радоновиділення з ґрунту, призводить до того, що в них з надр Землі надходить ґрунтове повітря, що містить високі концентрації радону, що накопичується в повітрі приміщень та створює радіаційну небезпеку. .

Техногенна радіоактивність виникає в результаті діяльності людини в процесі якої відбувається перерозподіл та концентрування радіонуклідів. До техногенної радіоактивності відноситься видобуток та переробка корисних копалин, спалювання кам'яного вугілля та вуглеводнів, накопичення промислових відходів та багато іншого. Рівні впливу на людину різних техногенних факторів ілюструє представлена ​​діаграма 2 (А.Г. Зеленков "Порівняльний вплив на людину різних джерел радіації", 1990)

Що таке "чорні піски" і яку небезпеку вони становлять?

Чорні піски є мінералом монацитом - безводним фосфатом елементів торієвої групи, головним чином церію і лантану (Ce, La)PO4, які заміщуються торієм. Монацит містить до 50-60% оксидів рідкісноземельних елементів: окису ітрію Y2O3 до 5%, окису торію ThO2 до 5-10%, іноді до 28%. Питома вага монациту становить 4,9-5,5. З підвищенням вмісту торію уд. вага зростає. Зустрічається у пегматитах, іноді у гранітах та гнейсах. При руйнуванні гірських порід включають монацит, він накопичується в розсипах, які є великими родовищами.

Такі родовища спостерігаються на півдні Донецької області.

Розсипи монацитових пісків що знаходяться на суші, як правило, не вносять істотної зміни в радіаційну обстановку, що склалася. А ось родовища монациту, що знаходяться біля прибережної смуги Азовського моря (у межах Донецької області), створюють низку проблем особливо з настанням купального сезону.

Справа в тому, що в результаті морського прибою за осінньо-весняний період на узбережжі, внаслідок природної флотації, накопичується значна кількість "чорного піску", що характеризується високим вмістом торію-232 (до 15-20 тис. Бк*кг-1 і більше ), що створює на локальних ділянках рівні гамма-випромінювання близько 300 і більше мкР * год-1. Звичайно, відпочивати на таких ділянках ризиковано, тому щороку проводиться збір цього піску, виставляються попереджувальні знаки, закриваються окремі ділянки узбережжя. Але все це не дозволяє запобігти новому накопиченню "чорного піску".

Дозволю висловити із цього приводу особисту точку зору. Причиною, що сприяє виносу "чорного піску" на узбережжя, є той факт, що на фарватері Маріупольського морського порту постійно працюють земснаряди з розчищення судноплавного каналу. Грунт, піднятий з дна каналу, звалюється на захід від судноплавного каналу, в 1-3 км від узбережжя (див. карту розміщення місць звалища грунту), і при сильному хвилюванні моря, з накатом на прибережну смугу, грунт, що містить монацитовий пісок, виноситься на узбережжя, де збагачується та накопичується. Однак усе це вимагає ретельної перевірки та вивчення. І якщо це як, то знизити накопичення "чорного піску" на узбережжі, можливо, вдалося б просто перенесенням місця звалища ґрунту в інше місце.

Основні правила виконання дозиметричних вимірів.

При проведенні дозиметричних вимірювань, насамперед, необхідно суворо дотримуватися рекомендацій, викладених у технічній документації на прилад.

При вимірі потужності експозиційної дози гамма-випромінювання або еквівалентної дози гамма-випромінювання необхідно дотримуватись наступних правил:

• при проведенні будь-яких дозиметричних вимірювань, якщо передбачається їх постійне проведення з метою спостереження за радіаційною обстановкою, необхідно дотримуватися геометрії вимірювання;
• підвищення достовірності результатів дозиметричного контролю проводиться кілька вимірів (але щонайменше 3-х), і обчислюється середнє арифметичне;
• при виконанні вимірювань на території вибирають ділянки далеко від будівель та споруд (2-3 висоти); -Вимірювання на території проводять на двох рівнях, на висоті 0.1 і 1.0 м від поверхні грунту;
• при вимірі у житлових та громадських приміщеннях, вимірювання проводяться в центрі приміщення на висоті 1.0 м від підлоги.

При вимірюванні рівнів забруднення радіонуклідами різних поверхонь необхідно виносний датчик або прилад в цілому, якщо виносного датчика немає, помістити в поліетиленовий пакет (для запобігання можливому забруднюванню), і проводити вимірювання на максимально можливої ​​відстані від поверхні, що вимірюється.

Речовина вважається радіоактивною, або вона містить у своєму складі радіонукліди і в ній йде процес радіоактивного розпаду. Кількість радіоактивної речовини зазвичай визначають не одиницями маси (грам, міліграм тощо), а активністю цієї речовини.

Активність речовини визначається інтенсивністю чи швидкістю розпаду його ядер. Активність пропорційна числу радіоактивних атомів, які у даній речовині, тобто. зростає зі збільшенням кількості цієї речовини. Активність - це міра кількості радіоактивної речовини, що виражається числом радіоактивних перетворень (розпадів ядер) за одиницю часу. Так як швидкість розпаду радіоактивних ізотопів різна, однакові за масою радіонукліди мають різну активність. Чим більше ядер розпадається в одиницю часу, тим вища активність. Активність вимірюється зазвичай у розпадах за секунду. За одиницю активності у Міжнародній системі одиниць (СІ) прийнято один розпад за секунду. Ця одиниця названа на честь Анрі Беккереля, який відкрив уперше явище природної радіоактивності в 1896, беккерелем (Бк). 1 Бк - така кількість радіонукліду, в якому за секунду відбувається один розпад. Оскільки беккерель дуже мала величина, використовують кратні величина: кБк - калобеккерель (103 Бк), МБк - мегабеккерель (106 Бк), ГБк - гігабеккерель (109 Бк).

Позасистемною одиницею активності є кюрі (Кі). Кюрі - це така активність, коли кількість радіоактивних розпадів на секунду дорівнює
3,7 х 1010 (37 млрд. розп./с). Кюрі відповідає активності 1г радію. Оскільки кюрі дуже велика величина, зазвичай вживають похідні величини: мКи - мілікюрі (тисячна частка кюрі) - 3,7 x 107 расп/с; мкКі - мікрокюрі (мільйонна частка кюрі) - 3,7 х 104 расп/с; нКі – нанокюрі (мільярдна частка кюрі) – 3,7х10 розп/с.

Знаючи активність у беккерелях, не важко перейти до активності в кюрі і навпаки:

1 Кі = 3,7 х 1010 Бк = 37 гігабеккерель;

1 мКі = 3,7 х 107 Бк = 37 мегабеккерель;

1 мКіКі = 3,7 х 104 Бк = 37 кілобеккерель;

1 Бк = 1 розп/с = 2,7 х 10-11 Кі.

Насправді часто користуються числом розпадів за хвилину.

1 Кі = 2,22 х 1012 расп/хв.

1 мКі = 2,22 х 109 расп/хв.

1 мКі = 2,22 х 106 расп/хв.

При вимірі активності радіоактивного зразка її зазвичай відносять до маси, обсягу, площі поверхні або довжини. Розрізняють такі види активності радіонукліду. Питома активність - Це активність, що припадає на одиницю маси речовини (активність, віднесена до одиниці маси) - Бк/кг, Кі/кг. Об'ємна активність - це активність, що припадає на одиницю об'єму – Бк/л, Кі/л, Бк/м3, Кі/м3. У разі розподілу радіонуклідів на поверхні активність називається поверхневий (Ставлення активності радіонукліда, на якій знаходиться радіонуклід) - Бк/м2, Кі/м2. Для характеристики забруднення території застосовується величина Кі/км2. Природна калію-40 у ґрунті відповідає 5мКі/км2 (200 Бк/м2). При забрудненні місцевості
40 Кі/км2 за цезієм-137 на 1м2 поверхні розміщується 2000000 млрд. ядер, або 0,455 мікрограмів цезію-137. Лінійна активністьрадіонукліда - відношення активності радіонукліда, що міститься на довжині відрізка для його довжини.

Масу в грамах при відомій активності (наприклад, 1Кі) радіонукліду визначають за формулою m = до х А х Т? х а, де m - маса в грамах; А – атомна маса; Т½ - період напіврозпаду; а - активність у кюрі або беккерелях; до - константа, яка від одиниць, у яких дано період напіврозпаду і активність. Якщо період напіврозпаду дано в секундах, то при активності в беккерелі константа дорівнює 2,4 х 10-24, при активності в кюрі - 8,86 х 10-14. Якщо період напіврозпаду дано в інших одиницях, його переводять у секунди.

Підрахуємо масу 131J з періодом напіврозпаду 8,05 днів для створення активності в 1 кюрі.

М = 8,86 х 10-14 х 131 х 8,05 х 24 х 3600 х 1 = 0,000008 р. Для стронцію-90 маса дорівнює 0,0073, плутонію-239 - 16,3 г, урану-23 3 т. Можливо обчислити активність у беккерелях або кюрі радіонукліду за відомої його маси: а0 = l x m/ (А х Т 1/2), де l-параметр, зворотний константі «к». При Т? виміряних в секундах, а активності - в беккерелях,
l = 4,17 х 1023, при активності в Кі l = 1,13 х 1013 Так, активність 32,6 г плутонію-239 дорівнює

а0 = 1,13 х 1013 х 32,6 (239 х 24300 х 365 х 24 х 3600) = 2 Кі,

а0 = 4,17 х 1013 х 32,6 (239 х 24300 х 365 х 24 х 3600) = 7,4 х 1010 Бк.

Біологічна дія радіації обумовлена ​​іонізацією біологічного середовища, що опромінюється. На процес іонізації випромінювання витрачає свою енергію. Тобто. внаслідок взаємодії випромінювання з біологічним середовищем живому організму передається певна величина енергії. Частина випромінювання, яка пронизує опромінений об'єкт (без поглинання), на нього не надає. Радіаційний ефект залежить від багатьох факторів: кількості радіоактивності зовні і всередині організму, шляхи її надходження, виду та енергії випромінювання при розпаді ядер, біологічної ролі опромінених органів і тканин тощо. Об'єктивним показником, що пов'язує всі ці різноманітні фактори, є кількість поглиненої енергії випромінювання від іонізації, яку ця енергія виробляє в масі речовини.

Щоб передбачити величину радіаційного ефекту, потрібно навчитися вимірювати інтенсивність впливу іонізуючого випромінювання. А це можна зробити, вимірявши поглинену в об'єкті енергію або сумарний заряд іонів, що утворилися при іонізації. Ця величина поглиненої енергії дістала назву дози.