Виды ионизирующих излучений и их свойства. Источники ионизирующих излучений. Количественная оценка ионизирующих излучений

.Ионизирующие излучения (ИИ) получили свое название по свойству, от­личающему их от большинства остальных излучений — способности вы­зывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Все ИИ по­дразделяются на электромагнитные и корпускулярные.

Электромагнитные ионизирующие излучения

В зависимости от источника электромагнитные ИИ подразделяются на тормозное, характеристическое и у-излучение. Тормозное излучение воз­никает при замедлении в электрическом поле (например, окружающем атомные ядра) ускоренных заряженных частиц. Характеристическое излу­чение обусловлено энергетическими перестройками внутренних элект­ронных оболочек возбужденных атомов, а у-излучение является продук­том ядерных превращений радиоактивных элементов (радиоизотопов).

Совокупность тормозного и характеристического излучений называ­ют рентгеновским излучением.

1. Свойства электромагнитных ионизирующих излучений

Общие со свойствами видимого света

Отличные от свойств видимого света

Распространяются прямолинейно Не отклоняются в магнитном и электрическом полях Имеют интенсивность, обратно пропорциональную квадрату расстояния до их источника

Невидимы невооруженным глазом Проникают сквозь непрозрачные для видимого света материалы Частично задерживаются различными материалами в прямой зависимости от плотности этих материалов Не отражаются от зеркальных поверхностей Не фокусируются оптическими линзами и не преломляются оптическими призмами Не дают интерференционную картину при пропускании сквозь обычные дифракционные решетки Ионизируют газы Изменяют цвет стекла, минералов Засвечивают фотопластинки, завернутые в светонепроницаемую бумагу

Корпускулярные ионизирующие излучения

К корпускулярным ИИ относят нейтроны и ускоренные заряженные час­тицы.

Нейтронное излучение возникает при бомбардировке атомного ядра ускоренной заряженной частицей или фотоном высокой энергии. Поми­мо лабораторных условий, такой путь реализуется при взрывах атомных боеприпасов, где источником этих частиц служат цепные реакции деле­ния ядер ²³⁵U или ²³⁹Ри. Другой путь образования нейтронов -- синтез ядер легких элементов — дейтерия (jD²), трития ОТ³) и лития (3U⁶), про­исходящий при взрывах термоядерных (водородных) боеприпасов.

Нейтроны могут быть классифицированы по их энергии (табл. 61).

Классификация нейтронов в зависимости от энергии

Название	Энергия частицы
Тепловые	<0,1 эВ
Медленные	0,1-500,0 эВ
Промежуточные	0,5-100,0 кэВ
Быстрые	0,1-10,0 МэВ
Очень больших энергий	10-1000 МэВ

Количественная оценка ионизирующих излучений. Основы дозиметрии

Выявление ИИ и количественная оценка уровня радиационных воздейст­вий называется дозиметрией. Для количественной характеристики уровня лучевого воздействия введено понятие дозы излучения. Применяются три основных вида дозы — экспозиционная, поглощенная и эквивалентная.

Экспозиционная доза (X) — мера количества ИИ, физическим смыс­лом которой является суммарный заряд ионов одного знака, образую­щихся при облучении воздуха в его единичной массе:

X = Д07дт,

где ДО — суммарный заряд всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, образовавшихся в малом объе­ме пространства, Дт — масса воздуха в этом объеме.

В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон, делен­ный на килограмм (Кл/кг). Более часто, однако, применяется внесистем­ная единица экспозиционной дозы — рентген (Р), соответствующая об­разованию 2,1 • 10⁹ пар ионов в 1 см³ сухого воздуха при нормальных условиях. 1Кл/кг = 3876 Р; 1Р = 2,58 • Ю^-4 Кл/кг.

Изменения, вызываемые излучением в воздухе и в других средах, ко­личественно различны. Это связано с разным количеством энергии, пе­редаваемой излучением одинаковым по массе количествам разных ве­ществ. Учесть этот фактор можно выражая количество ИИ в единицах поглощенной дозы (D). Физический смысл поглощенной дозы — количе­ство энергии, передаваемой излучением единичной массе вещества:

D = ДЕ/Дт,

где ДЕ — энергия излучения, поглощенная малой массой вещества Дт.

В системе СИ поглощенную дозу выражают в феях (Гр). 1 Гр = 1 Дж/кг. Часто пользуются внесистемной единицей поглощенной дозы — рад (аббревиатура eradiation absorbed dose»). Рад равен сантигрею (1 рад = Ю-² Гр).

Приборы, предназначенные для измерения дозы облучения объекта внешним источником, называются измерителями дозы (дозиметрами).

Мощность дозы излучения (уровень радиации). Этот показатель харак­теризует интенсивность лучевого воздействия. Мощность дозы понимают как дозу (экспозиционную, поглощенную или эквивалентную), регист­рируемую за единицу времени. В системе СИ мощность экспозиционной дозы выражают в Кл/(кг • с), т. е. А/кг.

Приборы, предназначенные для измерения мощности дозы облуче­ния объекта из внешнего источника, называются измерителями мощности дозы (рентгенметрами).

Основные источники ионизирующих излучений

По происхождению источники ИИ подразделяются на естественные и искусственные. В промышленно развитых странах от естественных источ­ников население получает около 2/3 суммарной дозы облучения. Меди­цинские процедуры (лучевая диагностика и лучевая терапия) обусловли­вают около трети этой дозы, а вклад в нее атомной энергетики, других мирных форм применения источников ИИ и испытаний ядерного ору­жия пренебрежимо мал.

Извне на организм воздействует в основном у-излучение, источником которого преимущественно являются радиоактивные вещества, присут­ствующие в земной коре. В каменных зданиях интенсивность внешнего у-облучения в несколько раз ниже, чем на открытой местности, что объяс­няется экранирующими свойствами конструкционных материалов.

Большинство естественных источников ИИ таковы, что избежать их излучения невозможно: это радиоактивные вещества, входящие в состав организма. Их вклад в суммарную дозу от естественных источников со­ставляет около 2/3.

Искусственные (техногенные) источники ИИ включают в себя рент­геновские трубки, ускорители заряженных частиц, а также устройства, содержащие радионуклиды. Последняя группа подразделяется на откры­тые (имеющие непосредственный контакт с атмосферой) и закрытые (заключенные в герметичную оболочку) источники ИИ.

Источниками слабого рентгеновского излучения могут служить ра­диолампы и электронно-лучевые трубки, широко представленные в про­изводственной и бытовой технике. Однако в штатных условиях эксплуа­тации интенсивность лучевого воздействия на человека со стороны этих устройств не выходит за основные дозовые пределы, регламентируемые нормами радиационной безопасности.

Основной вклад в дозу, получаемую человеком от искусственных ис­точников ИИ, в настоящее время вносят лечебные и диагностические процедуры

Источники ИИ, наиболее актуальные в военное время. В случае приме­нения ядерного оружия или крупномасштабных аварий на объектах ядерной энергетики ожидается многократное возрастание интенсивности лу­чевых воздействий на организм. Основными радиационными факторами ядерного взрыва являются проникающая радиация и радиоактивное зара­жение местности (РЗМ).