Радиоактивное излучение имеющее наибольшую проникающую способность. Наименьшую проникающую способность имеют

Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма.

Чем больше энергия излучения и глубина проникновения лучей, тем тяжелее лучевая травма.

Так проникающая способность g-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

При внешнем облучении человека:

альфа-частицы полностью задерживаются поверхностным слоем кожи;

бета-частицы не могут проникнуть в глубь человеческого организма больше, чем на несколько миллиметров;

гамма-кванты способны вызвать облучение всего тела.

Период полураспада

Число распадов в секунду в радиоактивном источнике называется активностью . Единица измерения активности – беккерель (Бк,Bq): 1 Бк равен одному распаду в секунду.

Время, за которое распадается в среднем половина всех радионуклидов данного типа в любом радиоактивном источнике, называется периодом полураспада. Уменьшение концентрации радионуклидов в организме в два раза называется периодом полувыведения. К примеру, на территории Украины в результате аварии на ЧАЭС выпали следующие радионуклиды с периодами полураспада и полувыведения: углерод 14 – 5730 лет и 200 дней соответственно; цезий 137 , 30 лет и 100 дней соответственно; стронций 90 – 29 и 20 лет соответственно; йод 131 – 8 и 138 дней соответственно. Безопасной для проживания и использования территория становится по истечении примерно 10 периодов полураспада.

Природный радиоактивный фон

На население земного шара постоянно воздействует природный радиационный фон. Это космическая радиация (протоны, альфа-частицы, гамма-лучи), излучение естественных радиоактивных веществ, присутствующих в почве, и излучение тех радиоактивных веществ (также естественных), которые попадают в организм человека с воздухом, пищей, водой. Суммарная доза, создаваемая естественным излучением, сильно варьируется в различных районах Земли. В Украине она колеблется от 70 до 200 мбэр/год.

Естественный фон дает примерно одну треть так называемой популяционной дозы общего фона. Еще треть человек получает при медицинских диагностических процедурах – рентгеновских снимках, флюорографии, просвечивании и тд. Остальную часть популяционной дозы дает пребывание человека в современных зданиях. Вклад в усиление радиационного фона вносят и тепловые электростанции, работающие на угле, поскольку уголь содержит рассеянные радиоактивные элементы. При полетах на самолетах человек также получает небольшую дозу ионизирующего облучения. Но все это очень малые величины, не оказывающие вредного влияния на здоровье человека.

Действие ионизирующего излучения

В органах и тканях биологических объектов как и в любой среде при облучении в результате поглощения энергии идут процессы ионизации и возбуждения атомов.

Действие ионизирующего излучения заключается в радиолизе молекул воды. Как известно, вода составляет около 80 % массы всех органов и тканей человеческого организма.

При ионизации воды образуются радикалы, обладающие как окислительными, так и восстановительными свойствами.

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ – частицы с неспаренными электронами на внешних атомных или молекулярных орбиталях

Пероксидные вещества (или свободные радикалы) обладают сильными окислительными и токсическими свойствами. Вступая в соединения с органическими веществами, они вызывают значительные химические изменения в клетках и тканях, денатурации белковых и других органических структур с образованием токсических гистаминоподобных веществ.

Проходя через вещество, микрочастицы излучений растрачивают свою энергию и столкновениях с орбитальными электронами, а также во взаимодействиях с мощными электрическими и магнитными полями при пролете частиц вблизи ядра. Большая часть столкновений и взаимодействий происходит все же не с ядрами, а с электронами на оболочках атома. Выбивание электрона из атома приводит к образованию иона, т. е. к ионизации.
Энергия частиц, испускаемых при радиоактивном распаде, имеет порядок мега- или килоэлектронвольт, а в единичном столкновении поглощается (передается атомам среды) в среднем около 33-35 эВ энергии, из чего следует, что растрата всей энергии потребует большого числа актов ионизации. Например, при средней энергии β-излучения 90Y, равной 930 кэВ, полное поглощение ее произойдет в ~10в4 столкновениях.
Общая длина пути частицы зависит от плотности среды. В табл. 2.5 приведены примерные значения проникающей способности различных видов излучений на различных материалах. В общем случае соотношение проникающей способности разных видов излучения можно представить как γ > β > α.

Кроме проникающей способности, другим важным показателем излучении является плотность ионизации, которую определяют как среднее число пар ионов, образующихся на единице длины пути частицы. Естественно, что оба эти показателя взаимосвязаны обратным соотношением. Плотность ионизации зависит, помимо прочего, от размера частиц излучения: чем крупнее частицы, тем больше вероятность столкновений при прохождении через атомы среды и тем выше плотность ионизации. Наибольшее значение этого показателя у α- и n-излучений, гораздо ниже - у β-излучений (потоков электронов и позитронов), и совсем невелика - у γ-фотонов, тем более что последние еще и не имеют электрического заряда, а потому не могут отклоняться в магнитных и электрических полях в атоме. Но порядку величины плотности ионизации α-, β- и γ-излучений в однотипных средах различаются в соотношении примерно 10в4:10в2: 1.
След от движения частиц в среде называется треком. От столкновение с орбитальными электронами направление движения такой крупной частицы, как α (масса ее примерно в 7400 раз больше массы электрона), практически не изменяется, но траектории легких частиц (свободных электронов или позитронов) оказываются сильно изломанными, зигзагообразными. Рассмотрим особенности прохождения разных видов излучения через вещество.
α-излучение. В соответствии с наибольшей плотностью ионизации α-частиц пробег их во всех средах очень невелик: даже в воздухе α-излучение распространяется на расстояние, не превышающее 3-7 см, а в плотных средах длина пробега еще меньше. В биотканях пробег α-частицы редко превышает 40-60 мкм, т. е. действие ее обычно ограничено размерами одной клетки. Малая проникающая способность α-излучения делает практически ненужной какую-либо защиту от незакрытых источников α-излучения.
β-излучение. Пробеги β-частиц заметно различаются в зависимости от их энергии. Существуют мягкие излучения с энергией менее 0,5 МэВ и жесткие с энергией более 1 МэВ. Пробег β-частиц жестких излучателей (например, 32Р или 90Y) достигает 10 м и более в воздухе, но в плотных средах составляет всего несколько мм. Реальный пробег (по толщине материала, полностью поглощающего излучение) еще меньше из-за зигзагообразных траекторий движения β-частиц. Поэтому при поверхностном загрязнении почвы внешнее облучение от β-излучающих изотопов (от радиостронция, например) не представляет серьезной опасности, так как излучение не достигает поверхности почвы при нахождении радионуклида уже на глубине более 1 см.
В лаборатории для защиты от β-излучений применяются экраны из органического стекла толщиной до 10 мм. Для работы с мягкими β-излучателями даже такая защита не требуется, так как максимальный пробег в воздухе β-излучения от 14С (максимальная энергия 0,156 МэВ) составляет всего 15 см, от тритии (2Н, максимальная энергии 0,019 МэВ) - менее 5 мм.
γ-излучение. В сравнительном плане проникающая способность γ-радиации является наибольшей, однако с учетом фактора геометрического рассеяния, который пропорционален квадрату расстояния, реальный радиус действия γ-источников на открытой местности составляет - 200-300 м. С помощью самолетов или вертолетов, оборудованных чувствительной аппаратурой, по γ-излучению можно выявлять и наносить на карты уровни радиоактивного загрязнения местности, в картографии это наливается методом аэрогамма съемки. Однако надо помнить, что максимально надежными и точными являются результаты при пролетах на высоте от 25-50 до 200-254) м, но не выше.
В плотных средах γ-излучение способно проходить через десятки и даже сотни сантиметров толщины. Для экранирования γ-излучения выбирают материалы с высокой плотностью, например свинец. Толщина экранирующей защиты определяется общей активностью источника, для надежной защиты может потребоваться толщина свинца до 5-30 см (и даже больше).
Нейтронное излучение. Поглощение нейтронов в плотных средах происходит со сравнительно высокой плотностью ионизации, поэтому проникающая способность их невелика. Вводе быстрые нейтроны замедляются до малых энергий на расстояниях порядка 8 см, в грунтах или строительных конструкциях - до 20-40 см. Механизмы поглощения нейтронов весьма специфичны, поэтому необходимо подбирать специальные материалы для защиты от быстрых или медленных нейтронов.

Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов, излучаемых ядрами атомов радиоактивных веществ при радиоактивном распаде. Максимальный пробег в воздухе составляет 1800 см, а в живых тканях - 2,5 см. Ионизирующая способность р-частиц ниже, а проникающая способность выше, чем ос-частиц, так как они обладают значительно меньшей массой и при одинаковой с а-частицами энергии имеют меньший заряд.

Нейтронное излучение - поток нейтронов, которые преобразуют свою энергию в упругих и неупрутах взаимодействиях с ядрами атомов. При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как ич заряженных частиц, так и из гамма-квантов (гамма-излучения). При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов большая.

Вода является наиболее широко применяемым средством тушения. Она обладает значительной теплоемкостью и весьма высокой теплотой испарения (-2,22 кДж/г), благодаря чему она оказывает сильное охлаждающее действие на очаг пожара. К наиболее существенным недостаткам воды относятся ее недостаточная смачивающая (и, следовательно, проникающая) способность при тушении волокнистых материалов (древесина, хлопок и др.) и высокая подвижность, ведущая к большим потерям воды и порче окружающих предметов. Для преодоления этих недостатков к воде добавляют вещества поверхностноактивные (смачиватели) и повышающие вязкость (натрийкарбоксиметилцеллюлоза).

Во взрывоопасных помещениях применяют радиоизотопные нейтрализаторы, действие которых основано на ионизации воздуха альфа-излучением плутония-239 и бета-излучением прометия- 147. Проникающая способность альфа-частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, поэтому применение альфа-источника безопасно для персонала.

В зависимости от размера капель струи бывают капельные (диаметр капель>0,4 мм), распыленные (диаметр капель 0,2- 0,4 мм) и мелкораспыленные (ту-манообразные, диаметр капель
При тушении водяными струями существенное значение имеет их проникающая способность, которая определяется напором

Напор водяной струи определяется экспериментально по скорости движения капель и увлекаемого ими потока воздуха. Проникающая способность убывает с уменьшением напора струи и размера капель. При диаметре капель более 0,8 мм проникающая способность не зависит от напора струи.

Радиоактивные изотопы выделяют невидимые глазом излучения различного вида: а-лучи (альфа-лучи), 3-лучи (бета-лучи), улучи (гамма-лучи) и нейтроны. Они способны проникать через твердые, жидкие и газообразные тела, причем для различных видов излучений проникающая способность неодинакова: наибольшей проникающей способностью обладают улучи. Для того чтобы их задержать, необходим слой свинца толщиной приблизительно 15 см. }