ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ И ДОЗЫ ИХ
ИЗМЕРЕНИЯ
1. Цель работы — ознакомиться с основными понятиями радиационной безопасности: явление радиоактивности, физические единицы измерения радиоактивных излучений, дозы и мощность дозы облучения, виды излучения и их природа, дозовые нагрузками на человека.
2. Порядок выполнения работы:
2.1. Изучить настоящие методические материалы.
2.2. Законспектировать в рабочую тетрадь ответы на вопросы к зачёту.
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ
1. Что такое активность радиоактивного препарата? Дайте определение удельной, объемной и поверхностной активности? Укажите единицы их измерения.
Активность радионуклида в источнике или препарате равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений (распадов) в этом источнике за малый интервал времени к величине этого интервала (например, обратной секунде – 1/с):
А = dN/dt.
Содержание активности в веществе часто оценивают в пересчёте на единицу массы вещества (Бк/кг) – удельная активность. Иногда оно выражается по отношению к единице объема: Бк/см3, Ки/м3, мКи/дм3, и т.п. (объемная концентрация) или к единице площади: ПБк/м2, Ки/км2, мКи/см2 и т.п. (поверхностная активность).
Am = A/m; Av = A/v; АS = А/S.
2. Какие существуют виды излучения? Какова их природа возникновения и основные свойства?
Обнаружить сложный состав радиоактивного излучения позволил классический опыт.
Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны лучу ионизирующего излучения. Вся установка размещалась в вакууме. Под действием магнитного поля пучок распадался на три потока.
Две составляющие потока отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный.
Э. Резерфорд, обнаруживший в 1899 г. эти две составляющие излучения, назвал менее проникающую α-излучением и более проникающую - β-излучением. Третья составляющая урановой радиации, не отклонявшаяся магнитным полем и самая проникающая из всех, была открыта через год (1900 г.) Полем Виллардом и названа по аналогии с резерфордовским рядом (α и β) третьей буквой греческого алфавита - γ-излучением.
Следовательно, положительно заряженный компонент получил название α-лучей, отрицательно заряженный – β-лучей и нейтральный – γ-лучей.
Альфа-излучение (α-излучение) – поток α-частиц, испускаемых при радиоактивном распаде элементов тяжелее свинца, элементов с № > 83 (например, урана, тория, радия, плутония, табл. 1.1), или образующихся в ходе ядерных реакций. α-частица фактически являются ядрами гелия (24Не), состоящими из двух протонов и двух нейтронов (статический электрический заряд равен +2, массовое число - 4). q = 2е.
. Скорость α-частицы при вылете из ядра - от 12 до 20 тыс. км/сек. В вакууме α-частица могла бы обогнуть земной шар по экватору за 2 с.
Бета-излучение (β-излучение) - поток электронов или позитронов с массой, равной 1/1837 массы протона, образующихся при β-распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых (радий-228).
β-распад – это процесс превращения в ядре атома протона в нейтрон или нейтрона в протон с выбросом β-частиц (позитрона или электрона).
v = 108м/с
Гамма-излучение (γ-излучение) – электромагнитное излучение (длина волны 10–10–10–14 м), возникающее в некоторых случаях при α- и β-распаде, или аннигиляции частиц. Отдельно от других видов излучения оно не существует.
γ-излучение - самое коротковолновое электромагнитное излучение высокой энергии, распространяющееся со скоростью света.
3. В какой последовательности по степени уменьшения располагаются γ-, α-, β- излучения по проникающей и ионизирующей способности?
Проникающая:
· α-излучение – невелика
· β-излучение – скорость, близкая к скорости света
· γ-излучение – в 50-100 раз больше, чем у β-излучения
Ионизирующая:
- α-излучение – 30 тыс. пар ионов на 1 см пробега
- β-излучение – 40-150 пар ионов на 1 см пробега (невелика)
- γ-излучение – несколько пар ионов на 1 см пути
4. В чем отличительная особенность γ-излучения от α- и β- излучения?
|
| Рис. 1.4. Неоднородность проника- ющей радиации. |
| Параметры | γ-излучение | α, β -излучение |
| Проникающая способность | большая | маленькая |
| Ионизирующая способность | маленькая | большая |
| Наличие электрического заряда | нет | есть |
| В магнитном поле | не отклоняются | отклоняются |
5. В чем отличие эквивалентной от экспозиционной доз? Какое соотношение единиц измерения их мощности?
Доза эквивалентная – поглощенная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий неодинаковую радиационную опасность разных видов ионизирующего излучения.
| Соотношение между | |
| Системой СИ и внесистемной | Внесистемной и в системе СИ |
| 1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 бэр (для β и γ-излучений); 1 Зв = 2,58*10–4 Кл/кг | 1 бэр = 0,01 Зв = 100 мЗв |
Экспозиционная доза – отношение суммарного заряда всех ионов одного знака, возникающих при полном торможении электронов и позитронов, образованных фотонами в элементарном объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме.
| Соотношение между | |
| Системой СИ и внесистемной | Внесистемной и в системе СИ |
| 1 Кл/кг = 3876 Р = 3,88*103 Р | 1 Р = 2,58*10–4 Кл/кг |
Эквивалентная и эффективно эквивалентная дозы облучения (определение, сходства и различия).
Эквивалентная доза – смотри вопрос 5.
Эффективная доза (эффективная эквивалентная доза, НE) или, как её ещё называют, приведенная эффективная доза, характеризует величину эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой человеком за определенный промежуток времени (как правило, за год).
Величина дозы представляет сумму средних эквивалентных доз НT в различных органах или тканях, взвешенных с коэффициентами WT = НE = ∑ WT НT.
Измеряется в Зивертах (Зв, Sv), либо миллизивертах (мЗв, mSv) в год. Используется также и внесистемная единица – бэр. Например, полученная щитовидной железой эквивалентная доза в 20 бэр равна эффективной дозе в 0,6 бэр.
7. Для чего используются величины ОБЭ и ЛПЭ?
Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) - относительная способность различных типов излучений вызывать сходные биологические эффекты.
В качестве эталонного излучения принято моноэнергетическое 200 кэВ рентгеновское излучение. Эффекты оцениваются как обратное отношение поглощенных доз для разных типов излучений, которые приводят к биологическому эффекту одинаковой выраженности.
Линейная передача энергии – ЛПЭ (LET - Linear Energy Transfer) - интенсивность передачи энергии (и, следовательно, уровень поражения) в расчете на единицу пройденного пути.
Например, α-частица относится к высокой ЛПЭ-радиации, тогда как фотоны и электроны - к низкой ЛПЭ-радиации.
8. О чём свидетельствуют взвешивающий радиационный коэффициент и взвешивающие коэффициенты для тканей и органов?
Взвешивающий радиационный коэффициент WR (коэффициент качества К) показывает во сколько раз радиационная опасность для определённого вида излучения выше, чем радиационная опасность для рентгеновского излучения при одинаковой поглощённой дозе в тканях организма.
Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов (WT) – множители эффективной эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые при радиационной защите для расчета эффективной эквивалентной дозы.
Эти коэффициенты учитывают различную чувствительность отдельных органов и тканей при возникновении стохастических эффектов после радиоактивного воздействия.
9. Укажите, какие правила необходимо соблюдать при выполнении лабораторной работы?
Правила:
· снять верхнюю одежду;
· не курить в здании;
· выключить сотовый телефон;
· ознакомиться с правилами безопасности;
· расписаться в журнале;
· перед включением прибора убедиться в его исправности;
· не вскрывать упаковку с пробами;
· оформление работы производить на рабочем месте вдали от радиоактивных проб и приборов.
Вывод: в ходе данной лабораторной работы я ознакомилась с основными понятиями радиационной безопасности: явлением радиоактивности, физическими единицами измерения радиоактивных излучений, дозой и мощностью дозы облучения, видами излучения и их природой, дозовыми нагрузками на человека, а также с правилами выполнения лабораторной работы.
