какое самое опасное радиоактивное излучение
Почему самым опасным для человека излучением является радиация
Потоки элементарных частиц, электромагнитных волн или осколки микроскопического размера атомов, которые обладают способностью ионизировать вещества или вступать с ними в химические реакции. Процесс сопровождается поглощением теплоты и образованием веществ с большей энергией, распад которых провоцирует выброс или излучение положительно, отрицательно заряженных свободных электронов. Под их воздействием в клетках организма людей образуются свободные радикалы, которые нарушают естественные биологические процессы метаболизма, роста и развития, разрушают иммунную систему. Это и есть механизм возникновения и действия радиации, которая является самым опасным ионизирующим излучением, как для всех живых организмов, так и для человека.
Как радиация может попасть в организм
Люди ежедневно подвергаются облучению естественными, а так же искусственно созданными бытовыми и производственными радионуклидами или радиоактивными элементами. Источники ионизирующего излучения окружают человека повсюду:
Невидимое ионизирующее излучение приводит к поражению всех без исключения систем жизненно важных органов, провоцирует самое опасное заболевание, как лучевая болезнь.
Радиационное излучение: виды и свойства
Спонтанное беспричинное изменение химического или внутреннего состава нестабильных нуклидов, атомных ядер, которые распадаются, приводит к образованию новых элементарных радиоактивных частиц, появлению радиации. Какие виды радиоактивного излучения бывают:
Провоцируют мутации, лучевую болезнь, ожоги.
Чтобы защититься от альфа-частиц, будет достаточно одежды, которая пропускает через себя 50% излучения бета. Для предупреждения проникновения этого вида радиации следует использовать металлические экраны, подойдут застекленные окна. От нейтронного облучения поможет и обычная вода, полиэтилен, парафин. Но самым и наиболее опасным для человека излучением является поток гамма. Лучшая защита от него — свинец.
Дозы облучения радиацией
Чтобы определить биологический механизм действия ионизирующего электромагнитного излучения на единицу массы вещества организма, используются величины грей (Гр) или рад (рад), указывают на поглощенную дозу радиации. Эквивалентная доза рассчитывает проникновение и влияние радионуклидов на живые организмы, измеряется в греях (Гр). Экспозиционную дозу представляет ионизация воздуха в рентгенах (Р). Индивидуально рассчитать количество необходимого облучения можно с помощью эффективной эквивалентной дозы в зивертах (Зв) или бэрах (бэр).
В каких единицах чаще всего измеряют радиацию:
Эти показатели используются в соответствии с принятой Международной системой единиц физических величин. Применяются для обозначения степени и уровня ионизирующего излучения, оценки наносимого ущерба здоровью людей.
Опасная доза радиации
Для осуществления расчёта воздействия на организм человека радиационного излучения была создана единица измерения радиоактивности, которая представлена значением рентген (Р), его биологическим эквивалентом является бэр (бэр) или зиверт (Зв). Формула для вычислений количества дозы облучения: 100 рентген = 1 бэр = 1 Зв. Рассмотрим допустимое излучение и самое максимально опасное, смертельное значение радиации для человека в рентгенах:
Вовремя определить уровень поражения человека радиацией достаточно сложно, в малых количествах не проявляет характерные для лучевой болезни симптомы. И только с помощью специально разработанного прибора, дозиметра или счетчика Гейгера, можно измерить значение электромагнитного воздействия. В больших дозах самым опасным для всех представителей окружающего мира, включая человека, излучением является радиационное, ионизирующее излучение.
Воздействие радиации на человека
Допустимая доза ионизирующего радиационного излучения не должна превышать показателя 0,3 мкЗв за 1 час. По статистике Всемирной организации здравоохранения эффективная эквивалентная доза облучения людей за год в микрозивертах, мкЗв, составляет:
Данные количественные показатели свидетельствуют о том, что самым опасным и угрожающим для здоровья человека излучением является именно радиация. Ее последствия ежегодно фиксируются в виде генетических мутаций и патологий у новорожденных детей, онкологических заболеваниях и нарушениях работы организма у взрослых, ослаблении иммунной системы. Наблюдается резкое понижение средней продолжительности жизни до 66 лет.
Какое самое опасное радиоактивное излучение
Почему? Потому что в этом случае речь идёт о совсем другом свойстве излучений — об их проникающей способности. Да, у гамма-излучений такая способность много выше, чем у альфа- и бета- лучей. Но опасность излучений определяется не проникающей способностью, а дозой. Позднее мы вернемся к нашим гамма-лучам, а пока попробуем понять, что такое доза.
Рассмотрим на бытовом примере. Человек выпил 250 граммов водки. Это что — доза? Нет, это порция, которая содержит 100 граммов спирта. А доза рассчитывается с учетом массы тела человека. Если он весит 100 кг, то в нашем примере доза будет равна 1 грамму алкоголя на 1 килограмм массы тела. Если же человек весит 50 кг, то доза будет равна 2 грамма на килограмм, то есть в два раза больше. Видите, как удобно сравнивать? Уже ясно, что на второго человека приём той же порции окажет более сильное действие. А от одинаковой дозы и последствия будут соразмерные.
Подобным образом оценивают и воздействие ионизирующих излучений на человека. Самая простая характеристика — так называемая поглощённая доза. Как её определяют? В два этапа. Сначала измеряют или рассчитывают — нет, не граммы спирта, а количество энергии, которое поглотило тело (человек или отдельный орган) в результате облучения. А потом эту поглощённую энергию делят на массу тела.
В чём измеряют энергию? Правильно, в джоулях (Дж). А массу? В килограммах. Выходит, что поглощённая доза будет измеряться в джоулях на килограмм: Дж/кг. Но когда речь идёт о радиации, «джоуль на килограмм» получает специальное имя, в честь известного учёного. Может быть, слышали — «грей» (Гр)? Возможно, вам знакомо слово «рад» — в радах измеряли поглощённую дозу прежде, до введения грея. Один рад в сто раз меньше грея, так относится копейка к рублю:1 Гр = 100 рад. А ещё раньше использовали общеизвестную единицу — рентген. Рентгенами оценивали не энергию, а ионизирующую способность излучения.
Не будем забивать голову, для простоты отметим, что рентген примерно равен раду. Обратите внимание на три важные детали.
Во-первых, доза — это дробь. И в числителе стоит вовсе не количество альфа-частиц или гамма-квантов, поглощённых телом. В числителе дроби — энергия. Значение имеет именно энергия ионизирующих излучений. Например, гамма-излучение может быть, как жёстким, так и мягким: жёсткое излучение (см. правый край шкалы на рис. 2.2) обладает высокой энергией, а мягкое (поближе к ультрафиолету) несёт меньшую энергию. Важен не только калибр пули. Выстрел из винтовки — одно дело, а той же пулей из рогатки — совсем другое.
Во-вторых, нас интересует не вся энергия излучения, а лишь та часть, что поглотилась облучённым телом. Энергия излучения, прошедшая сквозь тело, в дозу не входит.
пИ, в-третьих, в знаменателе дроби стоит масса. Но уже не масса радионуклида, как при расчёте удельной активности, а масса облучаемого тела — мишени. Ах, да, ещё используют какие-то зиверты. Но прежде, чем вы окончательно запутаетесь, хочу немного вдохновить вас. Правда, не всех, а лишь мужскую часть читателей.
Попробуем понять: а зачем нам, мужикам, нужно разбираться во всех этих греях и беккерелях? Представьте, вы знакомитесь с шикарной женщиной. Без больших денег удивить её трудно (я же понимаю: вряд ли эту книгу читает олигарх). Но мы поступаем так. Плавно переводим разговор на тему о радиации и небрежно вставляем типа: «Так… плотность загрязнения территории там была… м-м-м… 10 кюри на квадратный километр. Тогда эти чернобыльцы получали (тут надо потереть лоб указательным пальцем) среднюю дозу около 100 миллигрей. Больше нормы, но не опасно». Всё! Она в экстазе — она ваша!
А вот женщинам демонстрировать продвинутость в разговоре с мужчинами не рекомендуется: это оскорбление мужского достоинства. А если серьёзно, то пока не разберёмся в основах, — не сможем иметь самостоятельное мнение. И придётся нам принимать на веру мнение чужое. А потому — вперёд!
Вернёмся к нашим зивертам. Они-то зачем понадобились, греев нам мало? Оказывается, поглощённая доза учитывает не всё: она не учитывает различную способность разных видов излучений повреждать ткани живых организмов.Часто путают разные вещи: проникающую способность разных видов излучений и их повреждающее действие.
Да, у гамма-излучения высокая проникающая способность, от него труднее защититься. Но мы хотим сравнить повреждающее действие разных излучений при одинаковой поглощённой дозе. Например, когда полностью защититься не получается, и человек-таки набирает свои греи, — вот в этом случае альфа-излучение куда опаснее. Потому, что тяжёлые и заряженные альфа-частицы, попадая в живую клетку, тормозятся резко и гасят свою энергию на коротком участке пути. Альфа-частицы можно сравнить не просто с крупнокалиберными — а даже с разрывными пулями. Поэтому степень биологического повреждения при одинаковой поглощённой дозе для альфа-излучения будет выше.
Подчеркнём еще раз: один грей альфа-излучения опаснее, чем один грей бета- или гамма-излучения. Другое дело, что получить большую поглощённую дозу от бета- или гамма-излучения проще: достаточно находиться рядом с источником излучения (например, с изотопами стронция-90 или цезия-137). А от альфа-излучения способен защитить даже слой воздуха между вами и источником, например, урановым слитком.
Альфа-излучение становится опасным только при попадании радионуклида внутрь организма. Именно при внутреннем облучении и проявляется его повышенная опасность.
Если вы дышите радиоактивным радоном, или вы случайно выпьете урановый раствор (лучше не надо) — вот тогда полученный грей окажется зловредней, чем грей от стронция либо цезия.
Считается, что повреждающее действие бета- и гамма-излучения при равной их дозе одинаково: для бета-излучения коэффициент равен единице. А вот для альфа-излучения поправочный коэффициент равен двадцати [1].
Дозу, рассчитанную с учётом взвешивающего коэффициента, называют уже не поглощённой, а эквивалентной, — её-то и измеряют в зивертах (Зв).
Итак, мы имеем простую формулу:
Поглощенная доза * Коэффициент = Эквивалентная доза
Для бета- и гамма-излучения получаем:
А для коварного альфа-излучения имеем:
Каждый грей альфа-излучения в двадцать раз опаснее, чем гамма- или бета-излучения (кажется, я начинаю повторяться). Если же доза выражена в зивертах, её опасность для живых организмов — независимо от вида излучения — будет одинакова. Потому такую дозу и называют эквивалентной. Это понятие более удобное, чем поглощённая доза.
До введения зиверта эквивалентную дозу рассчитывали в бэрах. Расшифровывается бэр просто: биологический эквивалент рентгена. Сегодня бэры, как и рады, ушли в прошлое, но в научной литературе пока встречаются. Знайте, что соотношение зиверта и бэра такое же, как грея и рада:
Кстати, один зиверт — доза большая, можно сказать: аварийная. Такая доза может привести к острой лучевой болезни. Для небольших доз более удобная единица — миллизиверт (мЗв), одна тысячная часть зиверта. Для ясности: один миллизиверт — это средний природный фон без радона.
Итак, мы знаем две разновидности дозы: поглощённую и эквивалентную. Обе выражаются в джоулях на килограмм. Но совпадают они не всегда. Поглощённую дозу можно измерить. Эквивалентная доза больше скажет о последствиях облучения, но измерить её нельзя. Но можно рассчитать из поглощённой дозы.
А теперь самое главное. Дозой, прежде всего величиной дозы, определяется опасность радиации. И тут надо иметь в виду одну важную вещь: происхождение радиации значения не имеет. Для организма без разницы, откуда вы набрали дозу: от Солнца, из рентгеновского аппарата, на радоновом курорте, от ближайшей АЭС или в результате чернобыльской аварии, — всё равно. Главное — сколько этих самых миллизивертов.
Читатели, вы ещё не заснули? Потерпите немного: тяжело в учении — легко в бою. Чтобы новый материал легче переварился, взгляните на схему.
Рис. 3.1 Схема воздействия ионизирующих излучений на облучаемое тело
Из азбуки радиационной безопасности осталось уточнить ещё одно понятие — мощность дозы. Помните школьный курс физики? В каких единицах измеряется мощность? Нет, в лошадиных силах по традиции измеряют лишь мощность автомобильных двигателей. А в остальных случаях используют ватты. А чем мощность (ватт) отличается от энергии (джоуль)? Правильно. Мощность — это энергия, отнесенная к интервалу времени, то есть ватт — это джоуль в секунду.
В радиации то же самое. Если вы слышите: природный радиоактивный фон составляет семь микрорентген в час, то речь идёт именно о мощности дозы. А в современных дозиметрических приборах мощность дозы выражается в микрогреях в час.
Подведём итоги. Миф о самом опасном виде радиации — гамма- излучении — объясняется путаницей: смотря что понимать под опасностью. У гамма-излучения максимальная проникающая способность, от него труднее защититься. Но при одинаковой поглощённой дозе наиболее опасно альфа-излучение.
Опасность ионизирующих излучений определяется дозой, поглощённой мишенью. Доза может выражаться в двух единицах: греях и зивертах. Если доза выражена в зивертах, её последствия не зависят от вида излучения.
1. Нормы радиационной безопасности НРБ–99/2009: санитарно- эпидемиологические правила и нормативы. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. – 100 с.
Какое самое опасное радиоактивное излучение
Рис. 2.1. Закон радиоактивного распада
Сколько бы мы ни взяли радионуклида (тонну или миллиграмм), половина этого количества всегда распадается за одинаковый (для данного радионуклида) промежуток времени. Его-то и называют «периодом полураспада» и обозначают: Т
Повторим: этот временной промежуток уникален и неизменен для каждого радионуклида. Можно делать что угодно с тем же стронцием-90: нагревать, охлаждать, сжимать под давлением, облучать лазером, — всё равно половина любой порции стронция распадётся за 29,1 лет, половина оставшегося количества — ещё в течение 29,1 лет и так далее. Считается, что через 20 периодов полураспада радионуклид исчезает полностью.
Чем быстрее распадается радионуклид, тем он более радиоактивен, ведь каждый распад сопровождается выбросом одной порции ионизирующего излучения в виде альфа- или бета-частицы, иногда «в сопровождении» гамма-излучения («чистого» гамма-распада в природе не существует). Но что значит «большая» или «маленькая» радиоактивность, в чём её измерить?
Так почему же всё-таки стронций-90? Вроде бы ничем особенным не выделяется — так, серединка на половинку. И как раз в этом всё дело! Сначала попробуем ответить на один (сразу предупреждаю) провокационный вопрос. Какие радионуклиды опаснее: короткоживущие или долгоживущие? Так, мнения разделились.
Таблица 2.1. Радиационные характеристики некоторых радионуклидов
С одной стороны, опаснее короткоживущие: они более активны. А с другой стороны, после быстрого распада «коротышей» проблема радиации исчезает. Кто постарше, помнит: сразу после чернобыльской аварии больше всего шума было вокруг радиоактивного йода. Короткоживущий йод-131 подорвал здоровье многих чернобыльцев. Зато сегодня с этим радионуклидом проблем нет. Уже через полгода после аварии выброшенный из реактора йод-131 распался, даже следа не осталось.
Теперь о долгоживущих изотопах. Их период полураспада может составлять миллионы и миллиарды лет. Такие нуклиды малоактивны. Поэтому в Чернобыле не было, нет и не будет проблем с радиоактивным загрязнением территорий ураном. Хотя по массе выброшенных из реактора химических элементов лидировал именно уран, причём с большим отрывом. Но кто же измеряет радиацию в тоннах? По активности, по беккерелям уран не представляет серьёзной опасности: слишком долгоживущий.
И вот теперь мы подошли к ответу на вопрос о стронции-90. У этого изотопа период полураспада равен 29 лет. Очень «противный» срок, ибо соизмерим с продолжительностью жизни человека. Стронций-90 достаточно долгоживущий, чтобы загрязнить территорию на десятки и сотни лет. Но не настолько долгоживущий, чтобы иметь низкую удельную активность. По значению периода полураспада к стронцию очень близок цезий-137 (30 лет). Вот почему при радиационных авариях именно эта «сладкая парочка» создаёт большую часть «долгоиграющих» проблем. Кстати, в негативных последствиях чернобыльской аварии гамма-активный (потерпите три странички) цезий виновен сильнее «чистого» бета-излучателя стронция.
А пройдет лет шестьсот, и в зоне чернобыльской аварии не останется ни цезия, ни стронция. И тогда на первое место выйдет… Вы уже догадались, верно? Плутоний! Но мы ещё далеки от понимания главной проблемы — опасности разных радионуклидов для здоровья. Ведь период полураспада, как и удельная активность, напрямую с такой опасностью не связан. Эти свойства характеризуют лишь сам радионуклид.
Начнём с простого — с «калибра». Вы наверняка и раньше слышали об альфа-, бета- и гамма-излучениях. Именно эти виды излучений образуются при радиоактивных распадах (вернёмся к таблице 1). У таких излучений имеются как общие свойства, так и различия.
Общие свойства: все три вида излучений относят к ионизирующим. Что это значит? Энергия излучений чрезвычайно высока. Настолько, что при попадании в другой атом они выбивают с его орбиты электрон. Атом-мишень при этом превращается в положительно заряженный ион (вот почему излучения — ионизирующие). Именно высокая энергия отличает ионизирующие излучения от всех прочих излучений, например, от микроволнового или ультрафиолетового.
Чтобы стало совсем понятно, представим атом. При огромном увеличении он выглядит как маковое зерно (ядро атома), окружённое тончайшей сферической плёнкой типа мыльного пузыря диаметром несколько метров (электронная оболочка). И вот из нашего зёрнышка-ядра вылетает совсем крошечная пылинка, альфа- или бета-частица. Так выглядит радиоактивный распад. При испускании заряженной частицы заряд ядра изменяется, а значит, образуется новый химический элемент.
А наша пылинка мчится с огромной скоростью и врезается в электронную оболочку другого атома, выбивая из неё электрон. Атом-мишень, потеряв электрон, превращается в положительно заряженный ион. Но химический элемент остаётся прежним: ведь число протонов в ядре не изменилось. Такая ионизация — процесс химический: то же самое происходит с металлами при растворении в кислотах.
Различия же альфа-, бета- и гамма-излучений определяются их природой. В конце 19-го века, когда была открыта радиация, никто не знал, что это за «зверь». И вновь открываемые «радиоактивные лучи» просто обозначали первыми буквами греческого алфавита.
Бета-частицы при ближайшем рассмотрении оказались обычными электронами, но опять же летящими с огромной скоростью. Они значительно легче альфа-частиц, и электрический заряд у них поменьше. Такие «мелкокалиберные» частицы глубже проникают в разные материалы. В воздухе бета-частицы пролетают несколько метров, их способны задержать: тонкий лист металла, оконное стекло и обычная одежда. Внешнее облучение обычно приводит к ожогу хрусталика глаза или кожи, подобно солнечному ультрафиолету.
И, наконец, гамма-излучение. Оно имеет ту же природу, что и видимый свет, ультрафиолетовые, инфракрасные лучи или радиоволны. То есть гамма-лучи — это электромагнитное (фотонное) излучение, но с чрезвычайно высокой энергией фотонов. Или, другими словами, с очень короткой длиной волны (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Шкала электромагнитных излучений
Гамма-излучение имеет очень высокую проникающую способность. Она зависит от плотности облучаемого материала и оценивается толщиной слоя половинного ослабления. Чем плотнее материал, тем лучше он задерживает гамма-лучи. Именно поэтому для защиты от гамма-излучения чаще используют бетон или свинец. В воздухе гамма-лучи могут пройти десятки, сотни и даже тысячи метров. Для других материалов толщина слоя половинного ослабления показана на рис. 2.3.
Существуют и другие виды ионизирующих излучений. Например, при ядерной вспышке или работе ядерного реактора, кроме гамма-излучений, образуются потоки нейтронов. Космические лучи помимо этих же излучений несут протоны и много чего ещё.
1. Нормы радиационной безопасности НРБ–99/2009: санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. — М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. – 100 с.
Смертельная доза радиации
Радиационное излучение – это распространение в пространстве воздушного типа или вакууме определенного рода частиц или волн электромагнитного характера.
Следует сказать о том, что излучение может быть, как ионизирующего вида, так и не ионизирующего.
Следует сказать о том, что в разговоре о радиации имеется ввиду именно ионизирующее излучение. О нем и пойдет речь далее в этой статье.
Что такое ионизирующее излучение
Ионизирующее излучение может находиться в окружающем нас пространстве на протяжении всей жизни. Появление в атмосфере таких частиц является следствием как естественных процессов, так и искусственных, созданных руками человека.
Какие существуют нормы и дозы радиации?
Длительное и слабое воздействие на человеческий организм ионизирующими веществами также может закончиться получением смертельной дозой радиации в рентгенах. Подобное воздействие приводит к образованию хронической лучевой болезни, которая выражается в форме многих внутренних нарушений, опухолей, разрывов, кровотечений и отслоений слизистой оболочки.
Следует сказать о том, что радиационный фон и максимально допустимую дозу радиации для человека никогда нельзя увидеть глазами или почувствовать тактильно. Даже сильные радиоактивные волны и излучения не воспринимаются человеческим организмом до тех пор, пока не начинают нарушать работу внутренних органов и провоцировать появление побочных симптомов заболеваний.
Увидеть концентрацию ионов в воздухе и максимально допустимый уровень радиации можно с помощью специальных устройств или приборов. Максимально известным и часто используемым в этой области является счетчик Гейгера или обычный дозиметр. Все приборы для измерений максимальной дозы радиации для человека в рентгенах в определенной области работают примерно по одному и тому же принципу – считают количество ионизирующих частиц в воздухе за определенный промежуток времени, а далее сопоставляют эти показатели с допустимыми нормами и выводят результат, какая самая опасная радиация фиксируется в той или иной зоне.
Как радиация влияет на организм человека?
В радиации опасным является то, что ионы, которые составляют основу такого невидимого вещества, являются максимально заряженными частицами, которые передают свою энергию и оказывают влияние на ткани и другие элементы человеческого организма. Для того чтобы измерить уровень заряженности ионов и смертельную дозу радиации для человека в зивертах, используют специальную меру под названием рентгены.
Дозы радиации и их влияние на человека
Как защититься от радиации
По причине того, что человеческому организму не дано ощущать или иметь возможность проследить повышение радиации и смертельную дозу радиации для человека в рад в определенной области пребывания, многие медики советуют в профилактических целях принимать продукты и напитки, помогающие выводить ионизирующие частицы из организма и таким образом устранять вероятность развития лучевой болезни или связанных с ней симптомов и заболеваний.
Лаборатория ЭкоТестЭкспресс стоит на страже вашего здоровья и всегда готова предложить свои услуги по проверке территории на наличие повышенного уровня радиации, а также по очищению пространства от ионизирующих веществ современными методами и средствами. Оставить заявку можно с помощью онлайн-формы или по телефону.