Радиоактивті көз – иондаушы сәуле шығаратын радионуклидтің белгілі бір мөлшері. Соңғысы әдетте гамма сәулелерін, альфа және бета бөлшектерін және нейтрондық сәулеленуді қамтиды.
Дереккөздердің рөлі
Оларды сәулелену үшін, сәулелену иондаушы функцияны орындаған кезде немесе радиометриялық процесс пен аспаптарды калибрлеу үшін метрологиялық сәулелену көзі ретінде пайдалануға болады. Олар сонымен қатар қағаз және болат өнеркәсібіндегі қалыңдықты өлшеу сияқты өндірістік процестерді бақылау үшін қолданылады. Көздерді контейнерге (өткізгіштігі жоғары радиация) немесе бетке (төмен енетін сәуле) немесе сұйықтыққа қоюға болады.
Мағынасы және қолданылуы
Сәулелену көзі ретінде олар медицинада сәулелік терапия үшін және өнеркәсіпте рентгенография, сәулелену үшін қолданылады.азық-түлік, зарарсыздандыру, зиянкестермен күресу және ПВХ сәулеленуінің өзара байланысы.
Радионуклидтер
Радионуклидтер сәулеленудің түрі мен сипатына, оның қарқындылығына және жартылай ыдырау кезеңіне қарай таңдалады. Радионуклидтердің жалпы көздеріне кобальт-60, иридий-192 және стронций-90 жатады. SI бастапқы белсенділігінің көлемін өлшеу Беккерель болып табылады, дегенмен тарихи Кюри бірлігі әлі де ішінара пайдаланылуда, мысалы АҚШ-та, АҚШ NIST SI бірлігін пайдалануды қатаң түрде ұсынғанына қарамастан. Денсаулық сақтау мақсатында бұл ЕО-да міндетті болып табылады.
Өмір бойы
Сәулелену көзі әдетте белсенділігі қауіпсіз деңгейге дейін төмендегенге дейін 5-15 жыл өмір сүреді. Дегенмен, ұзақ жартылай ыдырау мерзімі бар радионуклидтер қол жетімді болғанда, оларды калибрлеу құралы ретінде әлдеқайда ұзағырақ пайдалануға болады.
Жабық және жасырын
Көптеген радиоактивті көздер жабық. Бұл олардың капсулада толығымен қамтылғанын немесе қатты затпен беткейге мықтап бекітілгенін білдіреді. Капсула әдетте баспайтын болаттан, титаннан, платинадан немесе басқа инертті металдан жасалған. Жабық көздерді пайдалану дұрыс емес өңдеу салдарынан қоршаған ортаға радиоактивті материалды таратудың барлық қаупін іс жүзінде жояды, бірақ контейнер радиацияны әлсіретуге арналмаған, сондықтан радиациядан қорғау үшін қосымша қорғаныс қажет. Жабық, сонымен қатар барлық дерлік жағдайларда қолданыладысұйық немесе газға химиялық немесе физикалық қосу қажет.
Тығыздалған көздерді МАГАТЭ аз қауіпті радиоактивті объектке (адамдарға елеулі зиян келтіруі мүмкін) қатысты қызметіне қарай жіктейді. Пайдаланылған арақатынас - A/D, мұндағы A - бастапқы белсенділік және D - ең аз қауіпті әрекет.
Адамға зиян тигізбейтін жеткілікті төмен радиоактивті шығымды көздердің (мысалы, түтін детекторларында қолданылатын) жіктелмегенін ескеріңіз.
Капсула
Сәулелену тиімді нүктеден келетін капсула көздері бета, гамма және рентгендік құралдарды калибрлеу үшін пайдаланылады. Соңғы уақытта олар өнеркәсіп нысандары ретінде де, зерттеу нысандары ретінде де танымал емес.
Тақта серіппелер
Олар радиоактивті ластану құралдарын калибрлеу үшін кеңінен қолданылады. Яғни, шын мәнінде олар ғажайып есептегіштердің рөлін атқарады.
Капсула көзінен айырмашылығы, материалдың табиғатына байланысты контейнердің өшіп қалуын немесе өзін-өзі қорғауды болдырмау үшін пластина көзі шығаратын фон бетінде болуы керек. Бұл әсіресе шағын массамен оңай тоқтатылатын альфа бөлшектері үшін өте маңызды. Брегг қисығы атмосфералық ауадағы демпфинг әсерін көрсетеді.
Ашылмаған
Ашылмаған көздер – бұл тұрақты жабылатын ыдыста жоқ және медициналық мақсатта кеңінен қолданылатын көздер. Олар жағдайларда қолданыладыкөзді пациентке инъекцияға немесе ішке қабылдауға арналған сұйықтықта еріту қажет болғанда. Олар сондай-ақ өнеркәсіпте радиоактивті бақылау құралы ретінде ағып кетуді анықтау үшін қолданылады.
Қайта өңдеу және экологиялық аспектілер
Мерзімі өтіп кеткен радиоактивті көздерді кәдеге жарату, аз дәрежеде болса да, басқа ядролық қалдықтарды көмуге ұқсас проблемаларды тудырады. Төмен деңгейлі пайдаланылған көздер кейде қалыпты қалдықтарды кәдеге жарату әдістерін, әдетте полигондарда кәдеге жарату үшін жеткілікті белсенді емес болады. Қалдықтардың белсенділігіне байланысты ұңғымалардың әртүрлі тереңдіктерін пайдалана отырып, жоғары деңгейдегі радиоактивті қалдықтарды жоюдың басқа әдістеріне ұқсас.
Мұндай затты абайсыз ұстаудың белгілі оқиғасы Гоянияда бірнеше адамның өліміне әкелген апат болды.
Фондық сәулелену
Фондық радиация Жерде әрқашан болады. Фондық радиацияның көп бөлігі табиғи түрде минералдардан, ал аз бөлігі жасанды элементтерден келеді. Жердегі, топырақтағы және судағы табиғи радиоактивті минералдар фондық радиацияны тудырады. Адам ағзасында тіпті осы табиғи радиоактивті минералдардың бір бөлігі бар. Ғарыштық радиация бізді қоршаған радиациялық фонға да ықпал етеді. Табиғи радиациялық фон деңгейінде бір жерден екінші жерге үлкен өзгерістер болуы мүмкін, сонымен қатар уақыт өте келе бір жерде өзгерістер болуы мүмкін. Табиғи радиоизотоптар өте күшті фонэмитенттер.
Ғарыштық сәулелену
Ғарыштық сәулелену Күннен және Жер атмосферасына түсетін жұлдыздардан келетін өте қуатты бөлшектерден келеді. Яғни, бұл аспан денелерін радиоактивті сәулелену көздері деп атауға болады. Кейбір бөлшектер жерге соқтығысады, ал басқалары атмосферамен әрекеттесіп, әртүрлі радиация түрлерін тудырады. Радиоактивті нысанға жақындаған сайын деңгейлер артады, сондықтан ғарыштық сәулелену мөлшері әдетте көтерілуге пропорционалды түрде артады. Биіктік неғұрлым жоғары болса, доза соғұрлым жоғары болады. Сондықтан Колорадо штатының Денвер қаласында (5 280 фут) тұратындар теңіз деңгейінде (0 фут) тұратын кез келген адамға қарағанда ғарыштық сәулеленудің жылдық сәулелену дозасын көбірек алады.
Ресейдегі уран өндіру даулы және «ыстық» тақырып болып қала береді, себебі бұл жұмыс өте қауіпті. Әрине, жер бетінде кездесетін уран мен торий бастапқы радионуклидтер деп аталады және жердегі сәулелену көзі болып табылады. Уранның, торийдің және олардың ыдырау өнімдерінің іздік мөлшерін барлық жерде табуға болады. Радиоактивті ыдырау туралы көбірек біліңіз. Жер бетіндегі радиация деңгейлері орналасқан жеріне байланысты өзгереді, бірақ жер үсті топырақтарында уран мен торийдің жоғары концентрациясы бар аймақтар әдетте жоғары доза деңгейлерін сезінеді. Сондықтан Ресейде уран өндірумен айналысатын адамдар үлкен қауіпке ұшырайды.
Радиация және адамдар
Адам ағзасында радиоактивті заттардың іздері кездеседі (негізінен табиғи калий-40). Элемент азық-түлікте, топырақта және суда кездеседі, олар бізқабылдау. Біздің денемізде аз мөлшерде радиация бар, өйткені дене калийдің және басқа элементтердің радиоактивті емес және радиоактивті түрлерін бірдей метаболиздендіреді.
Фондық сәулеленудің аз ғана бөлігі адам әрекетінен келеді. Ядролық қаруды сынау және Украинадағы Чернобыль атом электр стансасында орын алған апаттар нәтижесінде радиоактивті элементтердің аз мөлшері қоршаған ортаға тарады. Ядролық реакторлар радиоактивті элементтердің аз мөлшерін бөледі. Өнеркәсіпте және тіпті кейбір тұтынушылық өнімдерде қолданылатын радиоактивті материалдар да аз мөлшерде фон сәулесін шығарады.
Біз барлығымыз күн сайын жердегі минералдар сияқты табиғи көздерден және медициналық рентген сәулелері сияқты жасанды көздерден радиацияға ұшыраймыз. Радиациядан қорғау және өлшеу жөніндегі ұлттық кеңестің (NCRP) мәліметтері бойынша, Америка Құрама Штаттарында адамның орташа жылдық сәулелену әсері 620 миллирамды (6,2 миллизиверт) құрайды.
Табиғатта
Радиоактивті заттар табиғатта жиі кездеседі. Олардың кейбіреулері топырақта, тау жыныстарында, суда, ауада және өсімдіктерде кездеседі, олардан деммен жұтылады және жұтылады. Бұл ішкі әсерден басқа, адамдар денеден тыс қалған радиоактивті материалдардан және ғарыштан келетін ғарыштық сәулелерден де сыртқы әсер алады. Адамдар үшін орташа тәуліктік табиғи доза жылына шамамен 2,4 мЗв (240 мрем) құрайды.
Бұл төрт есе көп2008 жылы жылына шамамен 0,6 мремді (60 Рем) құрайтын әлемдегі жасанды сәулеленудің ғаламдық орташа әсері. Кейбір ауқатты елдерде, мысалы, АҚШ пен Жапонияда, жасанды әсер ету нақты медициналық құралдарға көбірек қол жеткізуге байланысты табиғи әсерден орта есеппен асып түседі. Еуропада елдер бойынша орташа табиғи фондық әсер Біріккен Корольдікте жылына 2 мЗв (200 мрем) және Финляндиядағы кейбір адамдар топтары үшін 7 мЗв (700 мрем) дейін ауытқиды.
Күнделікті экспозиция
Табиғи көздерден әсер ету жұмыста да, қоғамдық орындарда да күнделікті өмірдің ажырамас бөлігі болып табылады. Мұндай әсерлер көп жағдайда қоғамды алаңдатпайды немесе аз алаңдатады, бірақ белгілі бір жағдайларда денсаулықты қорғау шараларын ескеру қажет, мысалы, уран мен торий кендерімен және басқа да табиғи радиоактивті материалдармен (NORM) жұмыс істегенде. Бұл жағдайлар соңғы жылдары Агенттіктің назарында болды. Бұл Чернобыль атом электр станциясындағы және Фукусимадағы апат сияқты радиоактивті заттардың бөлінуімен байланысты апаттардың мысалдарын айтпай-ақ, дүние жүзіндегі ғалымдар мен саясаткерлерді «бейбіт атомға» деген көзқарасын қайта қарауға мәжбүр етті.
Жер радиациясы
Жер радиациясына денеден тыс қалған көздер ғана кіреді. Бірақ сонымен бірге олар қауіпті радиоактивті сәулелену көздері болып қала береді. Мазалайды негізгі радионуклидтер калий, уран және торий, олардың ыдырау өнімдері. Жәнекейбіреулері, мысалы, радий және радон, жоғары радиоактивті, бірақ төмен концентрацияда кездеседі. Бұл нысандардың саны Жер пайда болғаннан бері азайып кетті. Уран-238 болуымен байланысты қазіргі радиациялық белсенділік біздің планетаның өмір сүруінің басындағыдан екі есе көп. Бұл оның жартылай ыдырау периоды 4,5 миллиард жыл, ал калий-40 үшін (жартылай ыдырау периоды 1,25 миллиард жыл) түпнұсқаның шамамен 8%-ын ғана құрайды. Бірақ адамзат өмір сүрген уақытта радиация мөлшері аздап азайды.
Жартылай ыдырау периоды (және демек жоғары радиоактивтілігі) бар көптеген изотоптар тұрақты табиғи өндірісіне байланысты ыдыраған жоқ. Бұған радий-226 (уран-238 ыдырау тізбегіндегі торий-230 ыдырау өнімі) және радон-222 (осы тізбектегі радий-226 ыдырау өнімі) мысал бола алады.
Торий және уран
Радиактивті химиялық элементтер торий мен уран негізінен альфа және бета ыдырауына ұшырайды және оларды анықтау оңай емес. Бұл оларды өте қауіпті етеді. Дегенмен, протондық сәулелену туралы да солай айтуға болады. Дегенмен, олардың бұл элементтердің көптеген бүйір туындылары да күшті гамма эмитенттері болып табылады. Торий-232 қорғасын-212-ден 239 кВ, таллий-208-ден 511, 583 және 2614 кВ және актиий-228-тен 911 және 969 кВ шыңымен анықталады. Уран-238 радиоактивті химиялық элементі 609, 1120 және 1764 кВ-та висмут-214 шыңдары түрінде көрінеді (атмосфералық радон үшін бірдей шыңды қараңыз). Калий-40 тікелей 1461 гамма шыңы арқылы анықталадыkeV.
Теңіз бен басқа да үлкен су айдындарының үстіндегі деңгей жер фонының оннан бір бөлігін құрайды. Керісінше, жағалаудағы аймақтар (және тұщы суға жақын аймақтар) шашыраңқы шөгінділердің қосымша үлесі болуы мүмкін.
Радон
Табиғаттағы радиоактивті сәулеленудің ең үлкен көзі – ауадағы радон, жерден бөлінетін радиоактивті газ. Радон және оның изотоптары, негізгі радионуклидтер және ыдырау өнімдері 1,26 мЗв/жыл (жылына миллизиверт) орташа тыныс алатын дозаға ықпал етеді. Радон біркелкі емес таралады және ауа-райына байланысты өзгереді, сондықтан денсаулыққа айтарлықтай қауіп төндіретін әлемнің көптеген бөліктерінде әлдеқайда жоғары дозалар қолданылады. Скандинавия, АҚШ, Иран және Чехиядағы ғимараттардың ішінде дүниежүзілік орташа деңгейден 500 есе жоғары концентрация анықталды. Радон – жер қыртысында салыстырмалы түрде кең таралған, бірақ дүние жүзінде шашыраңқы кенді жыныстарда көбірек шоғырланған уранның ыдырау өнімі. Радон осы кендерден атмосфераға немесе жер асты суларына ағып кетеді, сонымен қатар ғимараттарға сіңеді. Оны ыдырау өнімдерімен бірге өкпеге жұтуға болады, олар әсер еткеннен кейін біраз уақыт қалады. Осы себепті радон радиацияның табиғи көзі ретінде жіктеледі.
Радон әсері
Радон табиғи түрде пайда болғанымен, оның әсерін үй салу сияқты адам әрекеттерімен арттыруға немесе азайтуға болады. Нашар жабылған жертөлеЖақсы оқшауланған үй үйде радонның жиналуына әкелуі мүмкін, бұл оның тұрғындарына қауіп төндіреді. Солтүстіктегі индустриалды елдерде жақсы оқшауланған және тығыздалған үйлердің кең таралуы радонның Солтүстік Америка мен Еуропаның солтүстігіндегі кейбір қауымдастықтардағы радиацияның негізгі көзіне айналуына әкелді. Кейбір құрылыс материалдары, мысалы, тақтатас алюминийі бар жеңіл бетон, фосфогипс және итальяндық туф, құрамында радий бар және газға кеуекті болса, радонды шығаруы мүмкін.
Радонның радиациялық әсері жанама. Радонның жартылай шығарылу кезеңі қысқа (4 күн) және радий қатарындағы радиоактивті нуклидтердің басқа қатты бөлшектеріне ыдырайды. Бұл радиоактивті элементтер деммен жұтылады және өкпеде қалады, бұл ұзақ әсер етеді. Осылайша, радон темекі шегуден кейін өкпе обырының екінші негізгі себебі болып табылады және тек АҚШ-та жылына 15 000-нан 22 000-ға дейін қатерлі ісік өліміне жауап береді. Дегенмен, қарама-қарсы эксперимент нәтижелері туралы талқылау әлі жалғасуда.
Атмосфералық фонның көпшілігі радон мен оның ыдырау өнімдерінен туындайды. Гамма-спектр радонның ыдырау өнімі висмут-214-ке жататын 609, 1120 және 1764 кВ-те байқалатын шыңдарды көрсетеді. Атмосфералық фон желдің бағытына және метеорологиялық жағдайларға қатты тәуелді. Сондай-ақ, радон жерден жарылып, одан кейін ондаған шақырым жол жүре алатын "радон бұлттарын" түзуі мүмкін.
Ғарыштық фон
Жер және ондағы барлық тіршілік иелері үздіксізғарыштан радиациямен бомбалады. Бұл сәуле негізінен протондардан темірге дейінгі оң зарядталған иондардан және күн жүйесінен тыс өндірілген үлкенірек ядролардан тұрады. Бұл сәуле атмосферадағы атомдармен әрекеттесіп, екінші реттік ауа ағынын, соның ішінде рентген сәулелерін, мюондарды, протондарды, альфа бөлшектерін, пиондарды, электрондарды және нейтрондарды жасайды.
Ғарыштық сәулеленудің тікелей дозасы негізінен мюондардан, нейтрондардан және электрондардан келеді және ол геомагниттік өріс пен биіктікке байланысты әлемнің әртүрлі бөліктерінде өзгереді. Мысалы, АҚШ-тың Денвер қаласы (1650 метр биіктікте) теңіз деңгейіндегі нүктеге қарағанда ғарыштық сәулелердің шамамен екі есе көп дозасын қабылдайды.
Бұл радиация тропосфераның жоғарғы қабатында шамамен 10 км-де әлдеқайда күшті, сондықтан экипаж мүшелері мен осы ортада жылына көп сағат өткізетін тұрақты жолаушылар ерекше алаңдатады. Әртүрлі зерттеулерге сәйкес, әуе компаниясының экипаждары әдетте ұшу кезінде жылына 2,2 мЗв (220 мрем) пен 2,19 мЗв/жыл аралығындағы қосымша кәсіби дозаны алады.
Орбитадағы радиация
Сол сияқты ғарыштық сәулелер жер бетіндегі адамдарға қарағанда астронавтар үшін жоғары фондық экспозицияны тудырады. Төмен орбиталарда жұмыс істейтін астронавтар, мысалы, халықаралық ғарыш станцияларының немесе шаттлдардың қызметкерлері Жердің магнит өрісімен жартылай қорғалған, бірақ сонымен бірге Жердің магнит өрісінің нәтижесі болып табылатын Ван Аллен белдеуінен зардап шегеді. Төменгі Жер орбитасынан тыс, сияқтыАйға сапар шегетін Аполлон астронавттары басынан өткерген бұл фондық радиация анағұрлым қарқынды және адамның Айды немесе Марсты болашақта ұзақ мерзімді зерттеуіне айтарлықтай кедергі болып табылады.
Ғарыштық әсерлер де атмосферада элементтік трансмутацияны тудырады, онда олар тудыратын екіншілік сәулелену атмосферадағы атом ядроларымен қосылып, әртүрлі нуклидтер түзеді. Көптеген космогендік нуклидтер шығарылуы мүмкін, бірақ ең маңыздысы азот атомдарымен әрекеттесу нәтижесінде пайда болатын көміртегі-14. Бұл космогендік нуклидтер ақырында Жер бетіне жетеді және тірі организмдерге қосылуы мүмкін. Бұл нуклидтердің өндірісі күн ағынының қысқа мерзімді метаморфозалары кезінде аздап өзгереді, бірақ үлкен масштабта - мыңдаған жылдардан миллиондаған жылдарға дейін іс жүзінде тұрақты болып саналады. Көміртегі-14 тұрақты өндірілуі, қосылуы және салыстырмалы түрде қысқа жартылай ыдырау кезеңі ағаш артефактілер немесе адам қалдықтары сияқты ежелгі биологиялық материалдарды радиокөміртекті анықтауда қолданылатын принциптер болып табылады.
Гамма сәулелері
Теңіз деңгейіндегі ғарыштық сәулелену әдетте жоғары энергиялы бөлшектер мен гамма-сәулелердің ядролық реакциялары нәтижесінде пайда болған позитрон аннигиляциясының 511 кВ гамма-сәулеленуі ретінде көрінеді. Жоғары биіктікте бремстрахлунгтың үздіксіз спектрінің үлесі де бар. Сондықтан ғалымдар арасында күн радиациясы мен радиациялық тепе-теңдік мәселесі өте маңызды болып саналады.
Дене ішіндегі сәулелену
Адам ағзасын құрайтын ең маңызды екі элемент, атап айтқанда, калий мен көміртектің құрамында фон сәулелену дозасын едәуір арттыратын изотоптар бар. Бұл олардың радиоактивті сәулелену көздері болуы мүмкін дегенді білдіреді.
Қауіпті химиялық элементтер мен қосылыстар жиналып қалады. Орташа адам ағзасында шамамен 17 миллиграмм калий-40 (40К) және шамамен 24 нанограмм (10-8 г) көміртегі-14 (14С) (жартылай шығарылу кезеңі - 5730 жыл) бар. Сыртқы радиоактивті материалдармен ішкі ластануды қоспағанда, бұл екі элемент адам ағзасының биологиялық функционалдық құрамдас бөліктеріне ішкі әсер етудің ең үлкен құрамдас бөлігі болып табылады. 4000-ға жуық ядро секундына 40К жылдамдықта ыдырайды, ал 14С-те дәл осындай сан. 40К-та түзілген бета-бөлшектердің энергиясы 14C-те түзілген бета-бөлшектерден шамамен 10 есе артық.
14C адам ағзасында шамамен 3700 Бк (0,1 мкСi) шамасында болады, биологиялық жартылай шығарылу кезеңі 40 күн. Бұл 14С ыдырауы секундына шамамен 3700 бета бөлшектерін түзетінін білдіреді. Адам жасушаларының шамамен жартысында 14С атомы бар.
Радон мен оның ыдырау өнімдерінен басқа радионуклидтердің ғаламдық орташа ішкі дозасы 0,29 мЗв/жыл, оның 0,17 мЗв/жыл 40К, 0,12 мЗв/жыл уран мен торийден келеді және 12 мЗв/жыл. жылы - 14С-тен. Сондай-ақ, медициналық рентген аппараттарының жиі болатынын атап өткен жөнрадиоактивті, бірақ олардың сәулеленуі адамдар үшін қауіпті емес.
