2. Основні характеристики радіоактивного випромінювання

Це – найнебезпечніший фізико-хімічний забруднювач середовища мешкання, що вкрай негативно діє на живі і неживі об’єкти. Радіоактив-ні випромінювання іонізують, тобто руйнують речовини – неорганічні, органічні, клітини організму. Першим, в 1895 році, дію природного ра-діоактивного випромінювання від мінералу, містячого сполуки урану, спостерігав французький учений Анрі Беккерель. У цьому ж році німець-кий фізик К. Рентген опублікував повідомлення про Х–промені – радіо-активні промені штучного походження. Але раніше його, ще у 1885 році український вчений Іван Пулюй, працюючи у віденському фізичному ін-ституті, першим у світі спостерігав Х-промені і отримав, як тепер кажуть, рентгенівський знімок скелету руки людини. Пізніше, вже у Першій сві-товій війні, німці використовували так звані рентгенівські апарати.

У 1898 році подружжя П’єр Кюрі (француз) та його дружина Ма-рія Склодовська-Кюрі (полька) відкрили два нових радіоактивних елементи – у липні Полоній (назва на честь Польщі), у грудні – Радій (від лат. – радіум – той що випромінює). Для виділення 100 мг його солі вони обробили більше двох тон уранової руди. Вони з’ясували фізичну природу радіоактивних випромінювань, але ще не знали про їх небезпечну біологічну дію – про здатність викликати мутації в клітинах, сприяючи їх перетворенню в ракові, з яких виникають ракові пухлини. Від раку померла в 1934 році Марія Склодовська-Кюрі – двічі лауреат Нобелівської премії, академік багатьох академій світу. Було доведено, що багато об’єктів у природі є джерелами ра-діоактивних випромінювань і стало необхідним встановити одиниці вимірювання дії радіоактивних випромінювань, розробити методи їх реєстрації та захисту.

Використання радіоактивних випромінювань. Тепер їх широко використовують у промисловості, медицині. Їх джерела – облад-нання, агрегати, які є джерелами радіоактивного випромінювання. Таке обладнання застосовують для автоматичного контролю окре-мих технологічних операцій, визначення якості зварних з’єднань, зносу деталей. Джерелами випромінювань, що іонізують, можуть бути установки рентгеноструктурного аналізу, високовольтні елек-тровакуумні системи, радіаційні дефектоскопи, товщиноміри, при-лади для визначення питомої ваги, в яких застосовані радіоактивні ізотопи.

При неправильній експлуатації або недбалому зберіганні таких об’єктів може відбутися їх руйнація і потрапляння різноманітних ізотопів у навколишнє середовище, всередину організму людини з наступним його опроміненням. Опромінення може бути внутріш-нім – коли радіоактивний ізотоп знаходиться всередині організму і зовнішнім або загальним (опромінення всього організму), місцевим (наприклад, опромінення рук) і хронічним (постійна або перерив-часта дія на протязі тривалого часу), гострим (однократний, корот-кочасний променевий вплив великими дозами).

Види радіоактивних випромінювань. Їх ділять на дві групи: кор-пускулярні (лат. корпускулум – частинка) і квантові – електромаг-нітні випромінювання за рахунок польової форми матерії – елек-тромагнітні поля з надзвичайно високими частотами коливань і швидкостями близькими до світлової (300000 км/с).

Корпускулярні випромінювання виникають при русі елемен-тарних частинок – електронів, позитронів, протонів, нейтронів та інших, яких відомо тепер біля двох тисяч – гіперони, мезони, ней-трино, враховуючи античастинки, а також ядер атомів, наприклад альфа частки (α) – ядра атомів гелію (4Не2). Дія таких випроміню-вань пов'язана з кінетичною енергією (Е) частинки з певною масою (m) та її швидкістю руху (V): Е=mV2/2. Це перед усім випроміню-вання: бета (β) – за рахунок електронів (е-1), або позитронів (е+1), протонів (Р+), нейтронів (nо).

Альфа і бета випромінювання мають невелику проникаючу здат-ність і тому вони нейтралізуються навіть такими перепонами як одяг, папір, скло. Інші мають велику енергію і тому можуть проникати на-віть через стіни, металеві перепони. Їх можуть гальмувати тільки тов-сті прошарки свинцю, бетону. Дуже небезпечні радіоактивні випро-мінювання, що виникають при розпаді ядер радіоактивних елементів. Всі радіоактивні елементи, розпадаючись, перетворюються в інші елементи через суворо визначені проміжки часу (Т), відповідно до за-кону радіоактивного розпаду: L=0,693/Т, де: L – постійна розпаду для даного елемента. Для кожного радіоактивного елемента час напівроз-паду є величина постійна і, наприклад, складає для торію 13,9 млрд. років, урану – 4,51 млрд. років, радію – 1617, ізотопів цезію-137 – 30 років, кобальта-60 – 5,3 роки. Чим менший період піврозпаду, тим більше енергії виділяється і тим небезпечнішим є елемент.

Квантові або електромагнітні гама (γ) випромінювання, що мають природне або штучне походження – космічне і рентгенів-ське випромінювання. Гамма-випромінювання – це електромаг-нітне (фотонне) природне випромінювання великої проникаючої спроможності, джерелом якого є космічні об’єкти (зірки, галак-тики), радіоізотопи, радіоактивні елементи, мінерали, що їх міс-тять.

Рентгенівське випромінювання – це штучне або природне гамма-випромінення, яке виникає в середовищі, що оточує джерело бета– випромінювання (потік електронів). Воно утворюється при зіткнен-ні швидких електронів з атомами важких металів, наприклад у так званій рурці Конрада Рентгена, хоча першим відкрив і вивчив їх властивості ще у 19 столітті український фізик Іван Пулюй. Задов-го до К. Рентгена за допомогою власного устаткування він отримав фотографії кісток скелету, внутрішніх органів, дитини в організмі матері до народження. Важливою для оцінки дії радіоактивних ви-промінювань є система одиниць виміру радіоактивних випроміню-вань.

Активність радіоактивної речовини характеризує кількість ядер-них перетворень за одиницю часу – це Беккерель (Бк) – один розпад за секунду (1 розп/с). Інша – позасистемна одиниця – Кюрі (Кі), що складає 3,7×1010 Бк (1 Кі=3,7×1010 Бк) і еквівалентна 1г радію, або 3 тонам урану, або 0,001г радіоактивного ізотопа кобальта-60.

Поглинена доза випромінювання – це енергія, поглинена оди-ницею маси опроміненого об’єкта – живого або неживого – Грей (1 Гр=1 Дж/кг=100 рад). Позасистемна одиниця – рад (Р), 1рад (1ерг/ г=0,01Гр=0,01Дж/кг). Потужність поглиненої дози іонізуючого ви-промінювання (Р) – доза, поглинена за одиницю часу: 1Гр/с=100 рад/с.

Еквівалентна доза випромінювання – Зіверт (Зв) – обумовлює та-кий же біологічний ефект, як один Гр поглиненої дози рентгенівського або гама випромінювання (Дж/кг), тобто 0,01 Зв=1бер (бер – біоло-гічний еквівалент рентгена), а 1Зв=100 бер. Потужність еквівалентної дози випромінювання – еквівалентна доза в одиницю часу (Зв/с): 0,01 Зв/с=1 бер/с. Широко використовується позасистемна одиниця екс-позиційної дози – Рентген (Р). Один рентген утворює в 1 куб. см сухо-го повітря при нормальних умовах 2,08×109 пар іонів або 1Р=2,58×104 Кл/кг, або 1Кл/кг = 3876×10-8Р.