Какие излучения относятся к ионизирующим?

Вопросы по радиационной безопасности

Согласно терминам и определениям, установленным Законом Республики Беларусь от 5 января 1998 года № 122-3 «О радиационной безопасности населения», ионизирующее излучение - излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков.

Известно, что ионизирующими свойствами обладают космические лучи, природными источниками ионизирующих излучений на земле являются естественно распределенные на ней радиоактивные вещества.

Искусственными источниками ионизирующих излучений являются ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц, рентгеновские установки, искусственные радиоактивные изотопы.

Ионизирующее излучение бывает электромагнитным (фотонным) и корпускулярным.

К электромагнитному излучению относятся гамма-излучение и рентгеновское излучение.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния ядра. Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.

В воздухе гамма-излучение распространяется на расстояние 100 м и более. Оно может проходить через свинцовую пластину толщиной в несколько сантиметров и полностью проходит через тело человека. Основную опасность гамма-излучение представляет как источник внешнего облучения организма.

При взаимодействии с веществом гамма-излучение вызывает его ионизацию за счет грех эффектов:

первый эффект - фотоэлектрический, при котором фотон гамма - излучения может передать свою энергию атомному электрону и выбить его из электронной оболочки атома. Если энергия падающего фотона больше энергии, необходимой для удаления электрона из атома, то избыточную энергию фотон передает электрону в виде кинетической энергии. Фотоэлектроны могут иметь значительную энергию и вызывать ионизацию соседних атомов;

второй эффект - эффект Комптона, при котором фотон гамма-излучения взаимодействует с электроном атома и превращается в фотон с другой энергией, а электрон отдачи начинает двигаться под некоторым углом к траектории первичного фотона;

третий эффект - эффект образования пар, состоящий в том, что фотон гамма-излучения большой энергии вблизи ядра может превратиться в электронно-позитронную пару, состоящую из электрона и позитрона.

Рентгеновское излучение представляет собой электромагнитное излучение с большей, чем у гамма-излучения, длиной волны и возникающее при переходах электронов с внешних электронных орбит атома на внутренние, а также при торможении быстрых электронов в веществе. Как и гамма-излучение, рентгеновское излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием.

При прохождении через вещество рентгеновское излучение, как и гамма-излучение, вызывает его ионизацию.

Корпускулярное излучение представляет собой поток частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа - и бета-частицы, протоны, нейтроны и др.).

Альфа-частицы представляют собой поток ядер гелия, испускаемых веществом и имеющих положительный заряд. Обладая сравнительно большой массой, альфа-частицы быстро теряют свою энергию при взаимодействии с веществом, что обусловливает низкую проникающую способность и высокую ионизирующую способность.

В воздухе альфа-частицы распространяются на расстояние до 10 см, а при облучении человека проникают в глубину поверхностного слоя кожи. В случае внешнего облучения для защиты от неблагоприятного воздействия альфа-частиц достаточно использовать обычную одежду или лист бумаги.

Высокая ионизирующая способность альфа-частиц делает их очень опасными при попадании внутрь организма с пищей, водой, воздухом, а также через открытые раны. В этом случае альфа-частицы оказывают высокий разрушительный эффект. Для защиты органов дыхания от альфа-излучения достаточно использовать ватно-марлевую повязку, противопылевую маску или любую подручную ткань, предварительно смочив водой.

Бета-частицы - это поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Ионизирующая способность бета-частиц ниже, а проникающая способность выше, чем у альфа-частиц, так как они обладают значительно меньшей массой и большей скоростью распространения.

В воздухе бета-излучение распространяется на 3 м и больше, в воде и биологической ткани - до 2 см. Зимняя одежда защищает тело человека от внешнего бета-излучения. Одновременно на открытых поверхностях кожи при попадании бета-частиц могут образовываться радиационные ожоги различной степени тяжести, а при попадании бета-частиц на хрусталик глаза развивается лучевая катаракта.

Для защиты органов дыхания от бета-излучения персоналом используется респиратор или противогаз. Для защиты кожи рук тем же персоналом используются резиновые или прорезиненные перчатки. При поступлении источника бета-излучения внутрь организма происходит внутреннее облучение, которое приводит к тяжелому лучевому поражению организма.

Наряду с указанными излучениями имеется и нейтронное излучение, представляющее собой поток нейтронов - нейтральных, незаряженных частиц, обладающих огромной проникающей способностью.

Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они свободно взаимодействуют с ядрами атомов, вызывая ядерные реакции, приводящие к возникновению наведенной радиоактивности, в большинстве случаев к генерированию гамма-излучения.

Как указывалось выше, ионизирующие излучения характеризуются ионизирующей и проникающей способностью.

Ионизирующая способность излучения определяется удельной ионизацией, т. е. числом пар ионов, создаваемых частицей в единице объема, массы. Излучения разных видов обладают различной ионизирующей способностью.

Проникающая способность ионизирующих излучений определяется величиной свободного пробега частиц. По мере пробега в веществе скорость частиц уменьшается и на некотором расстоянии от начала пути становится равной скорости движения атомов и молекул среды. Это расстояние называется длиной пробега.

Особенностью ионизирующих излучений является то, что они прямо или косвенно вызывают ионизацию среды (образование заряженных атомов или молекул - ионов).

В результате ионизации в некоторых средах происходят вторичные процессы: люминесценция, фотохимические реакции, образование химически активных радикалов и др.

nefox