Излъчването не винаги е страшно: всичко, което искахте да знаете за него

След аварията в атомната електроцентрала Фукушима поредната вълна от паническа радиофобия обхвана света. В Далечния Изток йодът изчезна от продажбата и производителите и продавачите на дозиметри не само продадоха всички устройства на склад, но и събираха предварителни поръчки за шест месеца до една година предварително. Но толкова ужасно ли е радиацията? Ако всеки път трепнете от тази дума, статията е написана за вас.

Какво е радиация? Това е името на различни видове йонизиращи лъчения, тоест такива, които са в състояние да отделят електрони от атомите на материята. Трите основни типа йонизиращи лъчения обикновено се означават с гръцките букви алфа, бета и гама. Алфа лъчението е поток от ядра хелий-4 (почти целият хелий от балони някога е бил алфа радиация), бета е поток от бързи електрони (по-рядко позитрони), а гама е поток от високоенергийни фотони. Друг вид лъчение е неутронният поток. Йонизиращото лъчение (с изключение на рентгеновото лъчение) е резултат от ядрени реакции, така че нито мобилните телефони, нито микровълновите печки са негови източници.

Заредено оръжие

От всички форми на изкуството най-важното за нас, както знаем, е киното, а от видовете радиация - гама-лъчението. Той има много висока проникваща способност и теоретично никоя пречка не е в състояние да го защити напълно. Постоянно сме изложени на гама радиация, тя идва при нас чрез атмосферата от космоса, пробива се през слой от почва и стени на къщи. Обратната страна на тази всепропускливост е сравнително слаб разрушителен ефект: от голям брой фотони, само малка част ще пренесе енергията си в тялото. Меката (нискоенергийна) гама радиация (и рентгеновата) главно взаимодейства с материята, избивайки електрони от нея поради фотоелектричния ефект, трудно се разпръсква върху електрони, докато фотонът не се абсорбира и запазва забележима част от своята енергия, така че вероятността от унищожаване на молекули в такива процесът е много по-малък.

Бета радиацията по своя ефект е близка до гама-лъчението - също избива електрони от атомите. Но при външно излагане той се абсорбира напълно от кожата и най-близките до кожата тъкани, не достигайки до вътрешните органи. Независимо от това, това води до факта, че потокът от бързи електрони предава значителна енергия на облъчените тъкани, което може да доведе до радиационни изгаряния или да провокира например катаракта.

Алфа лъчението носи значителна енергия и голям импулс, което му позволява да избива електрони от атоми и дори самите атоми от молекулите. Следователно причиненото от него „унищожение“ е много по-голямо - смята се, че чрез прехвърляне на 1 J енергия на тялото алфа радиацията ще причини същата вреда като 20 J в случай на гама или бета лъчение. За щастие проникването на алфа частици е изключително малко: те се абсорбират от най-горния слой на кожата. Но ако се приемат алфа-активни изотопи, това е изключително опасно: не забравяйте скандалния чай с алфа-активен полоний-210, с който Александър Литвиненко беше отровен.

Неутрална опасност

Но първото място в класацията на опасност безспорно заемат бързи неутрони. Неутронът няма електрически заряд и следователно взаимодейства не с електрони, а с ядра - само с "директен удар". Поток от бързи неутрони може да премине сред слой материя средно от 2 до 10 см, без да взаимодейства с него. Освен това, при тежки елементи, сблъскващи се с ядрото, неутронът се отклонява само встрани, почти без да губи енергия. И при сблъсък с водородно ядро ​​(протон), неутрон прехвърля около половината от енергията си към него, избивайки протон от мястото си. Именно този бърз протон (или в по-малка степен ядрото на друг лек елемент) причинява йонизация в материята, действайки като алфа лъчение. В резултат на това неутронното лъчение, подобно на гама лъчите, лесно прониква в тялото, но почти напълно се абсорбира, създавайки бързи протони, причинявайки големи щети. В допълнение, неутроните са самата радиация, която причинява индуцирана радиоактивност в облъчените вещества, тоест превръща стабилните изотопи в радиоактивни. Това е изключително неприятен ефект: например алфа, бета и гама-активен прах може да се отмие от превозни средства, след като е във фокуса на радиационна авария, но е невъзможно да се отървете от активирането на неутрон - самия случай излъчва (между другото, той се основава на вредния ефект на неутронна бомба, която активира бронята на танковете).


Доза и мощност

При измерване и оценка на радиацията се използват толкова много различни понятия и единици, че обикновеният човек не е чудно и объркан.

Дозата на експозиция е пропорционална на броя йони, които създават гама и рентгеново лъчение на единица маса въздух. Обичайно е да се измерва в рентгенови лъчи (P).

Абсорбираната доза показва количеството радиационна енергия, погълната от единица маса на веществото. Преди се измерваше в rad (rad), а сега в gree (Gr).

Еквивалентната доза допълнително взема предвид разликата в разрушителната способност на различните видове радиация. Преди това тя се измерва в „биологични еквиваленти на rad“ - rem (rem), а сега - в sievert (Sv).

Ефективната доза също отчита различната чувствителност на различните органи към радиация: например облъчването на ръката е много по-малко опасно от гърба или гърдите. Преди се измерваше в същите реми, сега в сиверт.

Прехвърлянето на някои мерни единици върху други не винаги е правилно, но средно общоприето е дозата на експозиция на гама-лъчение от 1 P да нанесе на тялото същата вреда като еквивалентната доза от 1/114 Sv. Преводът на glad в сиво и rem в sievert е много прост: 1 Gy = 100 rad, 1 Sv = 100 rem. За да се прехвърли абсорбираната доза в еквивалент, т.нар „Коефициент на радиационно качество“, равен на 1 за гама и бета лъчение, 20 за алфа лъчение и 10 за бързи неутрони. Например 1 Gy бързи неутрони = 10 Sv = 1000 rem.

Естествената еквивалентна доза доза (DER) на външна експозиция обикновено е 0, 06 - 0, 10 μSv / h, но на някои места може да бъде по-малка от 0, 02 μSv / h или повече от 0, 30 µSv / h. Нивото над 1, 2 µSv / h в Русия официално се счита за опасно, въпреки че в кабината по време на полета DER може да бъде многократно по-висока от тази стойност. И екипажът на МКС е изложен на мощност от около 40 μSv / h.

В природата неутронното лъчение е много малко. Всъщност рискът да бъде изложен на него съществува само по време на ядрена бомбардировка или сериозна авария в атомна електроцентрала с топенето и изпускането в околната среда на по-голямата част от ядрото на реактора (и дори тогава само в първите секунди).

Броячи на газове

Радиацията може да бъде открита и измерена с помощта на различни сензори. Най-простият от тях са йонизационни камери, пропорционални броячи и газоразрядни броячи на Geiger-Muller. Те представляват тънкостенна метална тръба с газ (или въздух), по оста на която е опънат тел-електрод. Между корпуса и проводника се прилага напрежение и се измерва течащият ток. Фундаменталната разлика между сензорите е само във величината на приложеното напрежение: при ниски напрежения имаме йонизационна камера, при високи напрежения имаме брояч на газоразряд, а някъде по средата имаме пропорционален брояч.

Сферата на плутоний-238 свети в тъмното като една вата крушка. Плутоний е токсичен, радиоактивен и невероятно тежък: един килограм от това вещество се побира в куб със страна 4 cm.

Йонизационните камери и пропорционалните броячи ви позволяват да определите енергията, която всяка частица предава на газа. Броячът на Geiger-Muller отчита само частици, но показанията от него се получават и обработват много лесно: силата на всеки импулс е достатъчна, за да го изведе директно към малък високоговорител! Важен проблем на броячите на газоразряди е зависимостта на скоростта на отчитане от радиационната енергия при същото ниво на радиация. За подравняването му се използват специални филтри, които абсорбират част от меката гама и цялата бета радиация. За да се измери плътността на потока от бета и алфа частици, такива филтри се правят сменяеми. В допълнение, за да се увеличи чувствителността към бета и алфа лъчение, се използват "крайни броячи": това е диск с дъно като един електрод и втори спирален жичен електрод. Покритието на крайните броячи е направено от много тънка (10–20 μm) слюдна плоча, през която лесно преминава мека бета радиация и дори алфа частици.

Препоръчано

Как да напука парола на iPhone?
2019
Мечове, изработени от лед, мечове за роботи и други необичайни мечове
2019
Актуализираният Tesla Model S разбива рекорда на Laguna Seca: видео
2019