Ионизирующие излучения. Характеристики, источники, единицы измерения, нормирование, защита.

Ионизирующее излучение (ИИ) – излучение, взаимодействие которого со средой (веществом) приводит к возникновению зарядов различных знаков.

Ионизирующее излучение характеризуется 2 способностями – проникающей (способность проникать через вещество) и ионизирующей (способность образовывать заряд). При высокой проникающей способности имеет место низкая ионизирующая способность, и наоборот.

Виды ионизирующего излучения:

1. Корпускулярное излучение:

· альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде или при ядерных реакциях. Пробег -частиц в воздухе достигает 8-9 см, а в живой ткани – несколько десятков микрометров. Обладая сравнительно большой массой, -частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обусловливает их низкую проникающую способность и высокую ионизирующую способность (на 1 см пути в воздухе – несколько десятков тыс. пар ионов);

· бета-излучение – поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Максимальный пробег в воздухе – 1800 см, в живых тканях – 2,5 см. Ионизирующая способность -излучения на три порядка (до нескольких десятков пар ионов на 1 см) ниже чем у -частиц, а проникающая способность выше, т. к. при одинаковой с -частицами энергии они обладают значительно меньшей массой и зарядом.

· нейтронное излучение– поток нейтронов, преобразующих свою энергию путем ионизации вещества или вторичного излучения, которое может состоять как из заряженных частиц, так и -квантов. Проникающая способность нейтронов существенно зависит от их энергии и состава атомов вещества, с которым они взаимодействуют.

2. Электромагнитное излучение:

· рентгеновское излучение – возникает в среде, окружающей источник -излучения, в рентгеновских трубках, ускорителях электронов, электронно-лучевых трубках и т. п. Оно представляет собой совокупность тормозного и характеристического излучения. Тормозное излучение – фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии заряженных частиц. Характеристическое излучение – это фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атома. Рентгеновское излучение обладает малой ионизирующей способностью, но большой проникающей способностью.

· гамма-излучение – это электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Длины волн -излучения меньше, чем длины волн рентгеновского излучения. Поскольку с уменьшением длины волны проникающая способность излучения возрастает, -излучение обладает весьма высокой проникающей способностью. Ионизирующая способность его, соответственно, мала.

Характеристики ионизирующего излучения:

Активность (А) радиоактивного вещества – число спонтанных ядерных превращений в этом веществе за малый промежуток времени. Используется для оценки загрязненности территории радионуклидами.

1 Бк (беккерель) равен одному ядерному превращению в секунду. В литературе, изданной до 1996 года, часто встречается прежняя (внесистемная) единица – Кюри (Ки): 1 Ки = 3,7·1010 Бк.

Экспозиционная доза(характеризует источник излучения по эффекту ионизации) – отношение заряда вещества к его массе [Кл(кулон)/кг]. Внесистемная единица – рентген (Р).

1 Р = 2,58 .

При дозиметрическом контроле используется также мощность экспозиционной дозы [Кл/кг×с].

Поглощенная доза Д – средняя энергия в элементарном объеме на массу вещества в этом объеме. В системе СИ поглощенная доза измеряется в Дж/кг и имеет специальное название грей(Гр). Ранее широко использовалась внесистемная единица «рад». 1 рад =  Гр.

Мощность поглощенной дозы [Гр/с].

Эквивалентность (эквивалентная доза Н) – вводится для оценки заряда радиационной опасности при хроническом воздействии излучения произвольного состава. Единица измерения [Зв=Зиверт], внесистемная единица [бэр]. 1 Зв = 100 бэр.

1 Зв=1Гр/Q, где Q – коэффициент качества (зависит от биологического эффекта ИИ).

Эффективная эквивалентная дозаучитывает воздействие ИИ на различные виды тканей. Выделяют три группы критических органов (по мере уменьшения чувствительности к ИИ): 1) все тело, половая сфера, красный костный мозг, селезенка; 2) мышцы, щитовидная железа, жировая ткань и др. органы за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам; 3) кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, стопы. Эффективная эквивалентная доза необходима для пересчета эффективной дозы при облучении части тела.

Полная эффективная эквивалентная доза– это доза, которую человек получает в течение всей своей жизни. Многие радионуклиды имеют период распада 100 и более лет. Также можно применять коллективную полную эффективную эквивалентную дозу.Полная эффективная эквивалентная доза с течением времени уменьшается, а коллективная увеличивается из-за миграции нуклидов, что влияет на генофонд.

Радиоактивность – самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения. Активностью радионуклида называется величина, которая характеризуется числом распада радионуклидов в единицу времени или числом радиопревращений в единицу времени. Единицы измерения [Беккерель – Бк].