Өткен ғасырдың ортасынан бастап ғылымға радиация деген жаңа сөз енді. Оның ашылуы бүкіл әлемдегі физиктердің санасында төңкеріс жасады және кейбір Ньютондық теориялардан бас тартуға және Әлемнің құрылымы, оның қалыптасуы және ондағы біздің орнымыз туралы батыл болжамдар жасауға мүмкіндік берді. Бірақ мұның бәрі сарапшылар үшін. Қала тұрғындары тек күрсініп, осы тақырып бойынша мұндай әртүрлі білімдерді біріктіруге тырысады. Процесті қиындататын нәрсе - радиацияны өлшеудің бірнеше бірліктері бар және олардың барлығы жарамды.
Терминология
Бірінші танысатын термин, шын мәнінде, радиация. Бұл электрондар, протондар, нейтрондар, гелий атомдары және басқалары сияқты ең кішкентай бөлшектердің кейбір заттарының сәулелену процесіне берілген атау. Бөлшектердің түріне байланысты сәулеленудің қасиеттері бір-бірінен ерекшеленеді. Сәулелену заттардың қарапайым заттарға ыдырауы кезінде немесе олардың синтезі кезінде байқалады.
Сәулелену бірліктері заттан қанша элементар бөлшектердің бөлінетінін көрсететін кәдімгі ұғымдар. Қазіргі уақытта физика отбасында жұмыс істейдіәртүрлі бірліктер және олардың комбинациясы. Бұл затпен болатын әртүрлі процестерді сипаттауға мүмкіндік береді.
Радиоактивті ыдырау – микробөлшектерді бөліп шығару арқылы тұрақсыз атом ядроларының құрылымындағы ерікті өзгеріс.
Ыдырау тұрақтысы – белгілі бір уақыт аралығында атомның жойылу ықтималдығын болжайтын статистикалық түсінік.
Жартылай шығарылу кезеңі – бұл заттың жалпы мөлшерінің жартысы ыдырайтын уақыт кезеңі. Кейбір элементтер үшін ол минуттармен есептеледі, ал басқалары үшін жылдар, тіпті ондаған жылдар.
Сәулелену қалай өлшенеді
Радиациялық қондырғылар радиоактивті материалдардың қасиеттерін бағалау үшін қолданылатын жалғыз құрал емес. Олардан басқа мынадай шамалар қолданылады:
- сәулелену көзінің белсенділігі;- ағынның тығыздығы (бірлік аудандағы иондаушы бөлшектердің саны).
Сонымен қатар, сәулеленудің тірі және жансыз объектілерге әсерін сипаттауда айырмашылық бар. Сонымен, егер субстанция жансыз болса, онда оған ұғымдар қолданылады:
- сіңірілген доза;- экспозициялық доза.
Егер радиация тірі ұлпаға әсер еткен болса, онда келесі терминдер қолданылады:
- баламалы доза;
- тиімді баламалы доза;- доза жылдамдығы.
Сәулеленуді өлшеу бірліктері, жоғарыда айтылғандай, ғалымдар есептеулерді жеңілдету және гипотезалар мен теорияларды құру үшін қабылдаған шартты сандық мәндер. Сондықтан да шығар, жалпы қабылданған бірыңғай өлшем бірлігі жоқ.
Кюри
Сәулелену өлшем бірліктерінің бірі – кюри. Ол жүйеге жатпайды (SI жүйесіне жатпайды). Ресейде ол ядролық физика мен медицинада қолданылады. Егер бір секундта онда 3,7 миллиард радиоактивті ыдырау орын алса, оның белсенділігі бір кюриге тең болады. Яғни, бір кюри үш миллиард жеті жүз миллион беккерельге тең деп айта аламыз.
Бұл сан Мари Кюридің (бұл терминді ғылымға енгізген) радий бойынша тәжірибелер жүргізіп, оның ыдырау жылдамдығын негізге алуына байланысты болды. Бірақ уақыт өте келе физиктер бұл бірліктің сандық мәні екіншісіне - беккерелге жақсырақ байланысты деп шешті. Бұл математикалық есептеулердегі кейбір қателерді болдырмауға мүмкіндік берді.
Кюрилерден басқа, сіз жиі еселік немесе қосалқы көбейткіштерді таба аласыз, мысалы:
- мегакюри (беккерельдің 16-шы дәрежесіне 3,7 есе 10-ға тең);
- килокюри (3,7 мың беккерель);
- милликюри (37 млн беккерель);- микрокюри (37 мың беккерель).
Бұл құрылғыны пайдаланып заттың көлемін, бетін немесе белгілі бір белсенділігін көрсете аласыз.
Беккерел
Сәулелену дозасының беккерель бірлігі жүйелік болып табылады және Халықаралық бірліктер жүйесіне (SI) кіреді. Бұл ең қарапайым, өйткені бір беккерельдің радиациялық белсенділігі затта секундына бір ғана радиоактивті ыдырау болатынын білдіреді.
Бұл атау француз физигі Антуан Анри Беккерельдің құрметіне берілген. Атауы болдыөткен ғасырдың аяғында бекітілді және бүгінгі күнге дейін қолданылуда. Бұл өте кішкентай бірлік болғандықтан, белсенділікті көрсету үшін ондық префикстер қолданылады: кило-, милли-, микро- және т.б.
Соңғы уақытта беккерельдермен бірге кьюри және Рутерфорд сияқты жүйелік емес бірліктер қолданыла бастады. Бір Рутерфорд миллион беккерелге тең. Көлемдік немесе беттік белсенділіктің сипаттамасында килограммға беккерель, метрге беккерель (шаршы немесе текше) және олардың әртүрлі туындылары белгіленеді.
рентген
Сәулеленудің өлшем бірлігі, рентгендік те жүйелі емес, бірақ ол барлық жерде қабылданған гамма-сәулеленудің әсер ету дозасын көрсету үшін қолданылады. Бір рентген стандартты атмосфералық қысымда және нөлдік температурада бір текше сантиметр ауа 3,3(10-10) зарядты тасымалдайтын осындай сәулелену дозасына тең. Бұл екі миллион ион жұбына тең.
Ресей Федерациясының заңнамасы бойынша жүйелік емес қондырғылардың көпшілігіне тыйым салынғанына қарамастан, дозиметрлерді таңбалау кезінде рентген сәулелері қолданылады. Бірақ олар көп ұзамай қолданысын тоқтатады, өйткені барлығын сұр және сивертте жазу және есептеу тиімдірек болып шықты.
Рад
Сәулеленудің өлшем бірлігі рад, SI жүйесінен тыс және бір грамм затқа энергияның миллионнан бір джоуль ауысатын сәулелену мөлшеріне тең. Яғни, бір рад заттың килограммына 0,01 джоуль.
Энергияны сіңіретін материал тірі ұлпа немесе басқа органикалық және болуы мүмкінбейорганикалық заттар мен заттар: топырақ, су, ауа. Тәуелсіз бірлік ретінде рад 1953 жылы енгізілді және Ресейде физика мен медицинада қолдануға құқығы бар.
Сұр
Бұл Халықаралық бірліктер жүйесі мойындаған радиация деңгейінің тағы бір өлшем бірлігі. Ол сәулеленудің сіңірілген дозасын көрсетеді. Сәулелену арқылы тасымалданатын энергия килограммға бір джоульге тең болса, зат бір сұр дозаны алған болып саналады.
Бұл бірлік ағылшын ғалымы Льюис Грейдің құрметіне өз атауын алды және ғылымға ресми түрде 1975 жылы енгізілді. Ережеге сәйкес бөлімшенің толық атауы кіші әріппен жазылады, бірақ оның қысқартылған белгісі бас әріппен жазылады. Бір сұр жүз радқа тең. Қарапайым бірліктерден басқа ғылымда килогрей, мегагрей, децигрей, центигрэй, микрогрей және т.б. сияқты еселік және қосымша баламалар да қолданылады.
Сиверт
Сәулеленудің сиверт бірлігі сәулеленудің тиімді және баламалы дозаларын белгілеу үшін пайдаланылады және сонымен қатар Грей және беккерель сияқты SI жүйесінің бөлігі болып табылады. 1978 жылдан бастап ғылымда қолданылады. Бір сиверт гамма-сәулелерді бір рет қыздырғаннан кейін бір килограмм ұлпа жұтқан энергияға тең. Бірліктің атауы Швециядан келген ғалым Рольф Сиверттің құрметіне берілген.
Анықтау бойынша сиверттер мен грейлер тең, яғни эквивалентті және сіңірілген дозалар бірдей өлшемге ие. Бірақ олардың арасында әлі де айырмашылық бар. Эквивалентті дозаны анықтау кезіндесәулеленудің мөлшерін ғана емес, сонымен қатар толқын ұзындығы, амплитудасы және оны қандай бөлшектер бейнелейтіні сияқты басқа да қасиеттерін ескеру қажет. Сондықтан сіңірілген дозаның сандық мәні сәуле сапасының коэффициентіне көбейтіледі.
Сонымен, мысалы, барлық басқа нәрселер тең болса, альфа-бөлшектердің жұтылатын әсері гамма-сәулеленудің бірдей дозасынан жиырма есе күшті болады. Бұдан басқа, органдардың радиацияға қалай жауап беретінін көрсететін тіндік коэффициентті ескеру қажет. Сондықтан эквивалентті доза радиобиологияда, ал тиімді доза еңбек гигиенасында қолданылады (радиацияның әсерін қалыпқа келтіру үшін).
Күн тұрақтысы
Біздің планетада тіршілік күн радиациясының әсерінен пайда болды деген теория бар. Жұлдыздың сәулеленуінің өлшем бірліктері уақыт бірлігіне бөлінген калория мен ватт болып табылады. Бұл Күннен келетін радиацияның мөлшері заттардың алатын жылу мөлшерімен және оның түсетін қарқындылығымен анықталатындықтан шешілді. Шығарылатын энергияның жалпы көлемінің жарты миллионнан бір бөлігі ғана Жерге жетеді.
Жұлдыздардың сәулеленуі ғарышта жарық жылдамдығымен таралады және сәуле түрінде атмосфераға енеді. Бұл сәулеленудің спектрі айтарлықтай кең - «ақ шуылдан», яғни радиотолқындардан рентген сәулелеріне дейін. Сәулеленумен бірге жүретін бөлшектер де протондар, бірақ кейде электрондар болуы мүмкін (егер энергияның бөлінуі үлкен болса).
Күннен алынған радиация барлық тірі процестердің қозғаушы күші болып табыладыпланета. Біз алатын энергия мөлшері жыл мезгіліне, жұлдыздың көкжиектен жоғары орналасуына және атмосфераның мөлдірлігіне байланысты.
Сәулеленудің тірі ағзаға әсері
Сипаттамалары бірдей тірі ұлпалар әртүрлі сәулелену түрлерімен (бірдей дозада және қарқындылықта) сәулелендірілсе, нәтиже әртүрлі болады. Сондықтан салдарын анықтау үшін жансыз заттар сияқты тек сіңірілген немесе экспозициялық доза жеткіліксіз. Оқиға орнында сәулеленудің баламалы дозасын көрсететін сиверт ремс және сұр түстер сияқты енетін сәулелену бірліктері пайда болады.
Эквивалент – тірі ұлпалар сіңіретін және осы немесе басқа сәулелену түрлерінің қаншалықты қауіпті екенін ескеретін шартты (кесте) коэффициентке көбейтілген доза. Ең жиі қолданылатын өлшем – сиверт. Бір сиверт жүз ремге тең. Коэффицент неғұрлым жоғары болса, сәйкесінше радиация соғұрлым қауіпті болады. Сонымен, фотондар үшін бұл бір, ал нейтрондар мен альфа бөлшектері үшін бұл жиырма.
Ресейдегі және басқа да ТМД елдеріндегі Чернобыль АЭС-індегі апаттан бастап адамдарға радиацияның әсер ету деңгейіне ерекше көңіл бөлінді. Табиғи сәулелену көздерінің баламалы дозасы жылына бес миллизиверттен аспауы керек.
Тірі емес объектілерге радионуклидтердің әсері
Радиоактивті бөлшектер соқтығысқан кезде затқа тасымалдайтын энергия зарядын алып жүреді. Жолда соғұрлым көп бөлшектер жанасадыматерияның белгілі бір мөлшері болса, соғұрлым ол энергия алады. Оның мөлшері дозада есептеледі.
- Сіңірілген доза – зат бірлігі қабылдаған радиоактивті сәулелену мөлшері. Ол сұр түспен өлшенеді. Бұл мән әртүрлі сәуле түрлерінің затқа әсері әртүрлі екенін ескермейді.
- Экспозициялық доза – жұтылатын доза, бірақ әртүрлі радиоактивті бөлшектердің әсерінен заттың иондану дәрежесін ескере отырып. Ол килограмм үшін кулонмен немесе рентгенмен өлшенеді.
