Radioaktīvs avots ir noteikts radionuklīda daudzums, kas izstaro jonizējošo starojumu. Pēdējais parasti ietver gamma starus, alfa un beta daļiņas un neitronu starojumu.
Avotu loma
Tos var izmantot apstarošanai, kad starojums veic jonizējošu funkciju, vai kā metroloģiskā starojuma avotu radiometriskā procesa un instrumentu kalibrēšanai. Tos izmanto arī, lai uzraudzītu rūpnieciskos procesus, piemēram, biezuma mērīšanu papīra un tērauda rūpniecībā. Avotus var noslēgt traukā (augstas caurlaidības starojums) vai novietot uz virsmas (zemas caurlaidības starojums) vai šķidrumā.
Nozīme un pielietojums
Kā starojuma avotu tos izmanto medicīnā staru terapijā un rūpniecībā radiogrāfijā, apstarošanupārtika, sterilizācija, kaitēkļu kontrole un PVC apstarošana.
Radionuklīdi
Radionuklīdi tiek izvēlēti atbilstoši starojuma veidam un raksturam, tā intensitātei un pussabrukšanas periodam. Parastie radionuklīdu avoti ir kob alts-60, irīdijs-192 un stroncijs-90. SI avota aktivitātes apjoma mērījums ir Bekerels, lai gan vēsturiskā Kirī mērvienība joprojām tiek daļēji izmantota, piemēram, ASV, lai gan ASV NIST stingri iesaka izmantot SI vienību. Veselības nolūkos tas ir obligāts ES.
Mūža laikā
Radiācijas avots parasti dzīvo 5–15 gadus, pirms tā aktivitāte nokrītas līdz drošam līmenim. Tomēr, ja ir pieejami radionuklīdi ar ilgu pussabrukšanas periodu, tos var izmantot kā kalibrēšanas rīkus daudz ilgāk.
Slēgts un paslēpts
Daudzi radioaktīvie avoti ir slēgti. Tas nozīmē, ka tie ir pastāvīgi vai nu pilnībā ietverti kapsulā, vai arī ar cietu vielu ir cieši saistīti ar virsmu. Kapsulas parasti ir izgatavotas no nerūsējošā tērauda, titāna, platīna vai cita inerta metāla. Slēgto avotu izmantošana praktiski novērš visus riskus radioaktīvo materiālu izkliedēšanai vidē nepareizas apiešanās dēļ, taču konteiners nav paredzēts starojuma slāpēšanai, tāpēc radiācijas aizsardzībai ir nepieciešams papildu ekranējums. Slēgtās tiek izmantotas arī gandrīz visos gadījumos, kad nēir nepieciešama ķīmiska vai fiziska iekļaušana šķidrumā vai gāzē.
Slēgtos avotus SAEA klasificē pēc to darbībām saistībā ar minimāli bīstamu radioaktīvu objektu (kas var radīt būtisku kaitējumu cilvēkiem). Izmantotā attiecība ir A/D, kur A ir avota aktivitāte un D ir minimālā bīstamā aktivitāte.
Lūdzu, ņemiet vērā, ka avoti ar pietiekami zemu radioaktīvo iznākumu (piemēram, tie, ko izmanto dūmu detektoros), lai nekaitētu cilvēkiem, netiek klasificēti.
Kapsulas
Kapsulas avoti, kur starojums efektīvi nāk no punkta, tiek izmantoti beta, gamma un rentgena instrumentu kalibrēšanai. Pēdējā laikā tie ir bijuši nepopulāri gan kā industriāli objekti, gan kā mācību objekti.
Plākšņu atsperes
Tos plaši izmanto radioaktīvā piesārņojuma instrumentu kalibrēšanai. Tas ir, patiesībā viņi spēlē sava veida brīnumainu skaitītāju lomu.
Atšķirībā no kapsulas avota, plāksnes avota izstarotajam fonam ir jāatrodas uz virsmas, lai novērstu tvertnes izbalēšanu vai pašaizsardzību materiāla rakstura dēļ. Tas ir īpaši svarīgi alfa daļiņām, kuras viegli aptur neliela masa. Braga līkne parāda atmosfēras gaisa slāpēšanas efektu.
Neatvērts
Neatvērti avoti ir tie, kas neatrodas pastāvīgi noslēgtā traukā un tiek plaši izmantoti medicīniskiem nolūkiem. Tie attiecas uz gadījumiemkad avots ir jāizšķīdina šķidrumā injekcijām pacientam vai norīšanai. Tos izmanto arī rūpniecībā līdzīgā veidā noplūžu noteikšanai kā radioaktīvo marķieri.
Otrreizējā pārstrāde un vides aspekti
Radioaktīvo avotu, kam beidzies derīguma termiņš, apglabāšana rada līdzīgas problēmas kā citu kodolatkritumu apglabāšana, lai gan mazākā mērā. Izlietotie zema līmeņa avoti dažkārt būs pietiekami neaktīvi, lai tos apglabātu, izmantojot parastās atkritumu apglabāšanas metodes, parasti poligonos. Citas apglabāšanas metodes ir līdzīgas tām, ko izmanto augstāka līmeņa radioaktīvajiem atkritumiem, izmantojot dažādus urbumu dziļumus atkarībā no atkritumu aktivitātes.
Plaši zināms neuzmanīgas apiešanās ar šādu objektu gadījums bija negadījums Gojānijā, kura rezultātā gāja bojā vairāki cilvēki.
Fona starojums
Fona starojums vienmēr atrodas uz Zemes. Lielākā daļa fona starojuma rodas dabiski no minerāliem, bet neliela daļa nāk no cilvēka radītiem elementiem. Dabiski radioaktīvie minerāli zemē, augsnē un ūdenī rada fona starojumu. Cilvēka ķermenī ir pat daži no šiem dabiskajiem radioaktīvajiem minerāliem. Kosmiskais starojums veicina arī radiācijas fonu ap mums. Var būt lielas dabiskās fona starojuma līmeņa atšķirības dažādās vietās, kā arī izmaiņas vienā un tajā pašā vietā laika gaitā. Dabiskie radioizotopi ir ļoti spēcīgs fonsizstarotāji.
Kosmiskais starojums
Kosmisko starojumu rada ārkārtīgi enerģiskas Saules daļiņas un zvaigznes, kas nonāk Zemes atmosfērā. Tas ir, šos debess ķermeņus var saukt par radioaktīvā starojuma avotiem. Dažas daļiņas skar zemi, bet citas mijiedarbojas ar atmosfēru, radot dažāda veida starojumu. Līmenis palielinās, tuvojoties radioaktīvajam objektam, tāpēc kosmiskā starojuma daudzums parasti palielinās proporcionāli kāpumam. Jo lielāks augstums, jo lielāka deva. Tāpēc tie, kas dzīvo Denverā, Kolorādo (5280 pēdas), saņem lielāku ikgadējo kosmiskā starojuma starojuma devu nekā ikviens, kas dzīvo jūras līmenī (0 pēdas).
Urāna ieguve Krievijā joprojām ir pretrunīga un "karsta" tēma, jo šis darbs ir ārkārtīgi bīstams. Dabiski, ka zemē atrodamo urānu un toriju sauc par primārajiem radionuklīdiem un tie ir sauszemes starojuma avots. Visur var atrast nelielu daudzumu urāna, torija un to sabrukšanas produktu. Uzziniet vairāk par radioaktīvo sabrukšanu. Zemes starojuma līmeņi atšķiras atkarībā no atrašanās vietas, bet apgabalos ar augstāku urāna un torija koncentrāciju virszemes augsnēs parasti ir lielākas devas. Tāpēc cilvēki, kas nodarbojas ar urāna ieguvi Krievijā, ir pakļauti lielam riskam.
Radiācija un cilvēki
Cilvēka organismā var atrast radioaktīvo vielu pēdas (galvenokārt dabīgais kālijs-40). Elements ir atrodams pārtikā, augsnē un ūdenī, ko mēspieņemt. Mūsu ķermeņi satur nelielu daudzumu starojuma, jo organisms vienādi metabolizē neradioaktīvo un radioaktīvo kālija formu un citus elementus.
Neliela fona starojuma daļa nāk no cilvēka darbības. Nelieli radioaktīvo elementu daudzumi ir izkliedēti vidē kodolieroču izmēģinājumu un tādu avāriju rezultātā kā Černobiļas atomelektrostacijā Ukrainā. Kodolreaktori izdala nelielu daudzumu radioaktīvo elementu. Radioaktīvie materiāli, ko izmanto rūpniecībā un pat dažos patēriņa produktos, arī izstaro nelielu fona starojuma daudzumu.
Mēs visi katru dienu esam pakļauti starojumam no dabiskiem avotiem, piemēram, minerāliem zemē, un cilvēka radītiem avotiem, piemēram, medicīniskiem rentgena stariem. Saskaņā ar Nacionālās radiācijas aizsardzības un mērījumu padomes (NCRP) datiem, ASV vidējā gada starojuma iedarbība uz cilvēku ir 620 miliremi (6,2 milizīverti).
Dabā
Radioaktīvās vielas bieži sastopamas dabā. Daži no tiem ir atrodami augsnē, akmeņos, ūdenī, gaisā un veģetācijā, no kurienes tie tiek ieelpoti un norīti. Papildus šai iekšējai iedarbībai cilvēki saņem arī ārēju apstarošanu no radioaktīviem materiāliem, kas paliek ārpus ķermeņa, un no kosmiskā starojuma no kosmosa. Vidējā dienas dabiskā deva cilvēkiem ir aptuveni 2,4 mSv (240 mrem) gadā.
Tas ir četras reizes lielāksglobālā vidējā mākslīgā starojuma iedarbība pasaulē, kas 2008. gadā bija aptuveni 0,6 mrem (60 Rem) gadā. Dažās turīgās valstīs, piemēram, ASV un Japānā, mākslīgā iedarbība vidēji pārsniedz dabisko iedarbību, jo ir lielāka piekļuve īpašiem medicīnas instrumentiem. Eiropā vidējā dabiskā fona iedarbība dažādās valstīs svārstās no 2 mSv (200 mrem) gadā Apvienotajā Karalistē līdz vairāk nekā 7 mSv (700 mrem) dažām cilvēku grupām Somijā.
Ikdienas ekspozīcija
Dabisko avotu iedarbība ir neatņemama ikdienas sastāvdaļa gan darbā, gan sabiedriskās vietās. Šāda apstarošana vairumā gadījumu sabiedrībai rada mazas bažas vai tās nav vispār, taču noteiktās situācijās ir jāņem vērā veselības aizsardzības pasākumi, piemēram, strādājot ar urāna un torija rūdām un citiem dabā sastopamiem radioaktīviem materiāliem (NORM). Šīs situācijas pēdējos gados ir kļuvušas Aģentūras uzmanības centrā. Un tas, neminot piemērus par avārijām ar radioaktīvo vielu noplūdi, piemēram, katastrofa Černobiļas atomelektrostacijā un Fukušimā, kas lika zinātniekiem un politiķiem visā pasaulē pārskatīt savu attieksmi pret "mierīgo atomu".
Zemes starojums
Zemes starojums ietver tikai tos avotus, kas paliek ārpus ķermeņa. Bet tajā pašā laikā tie joprojām ir bīstami radioaktīvie starojuma avoti. Galvenie radionuklīdi, kas rada bažas, ir kālijs, urāns un torijs, to sabrukšanas produkti. Undaži, piemēram, rādijs un radons, ir ļoti radioaktīvi, bet sastopami zemā koncentrācijā. Kopš Zemes rašanās šo objektu skaits ir nepielūdzami samazinājies. Pašreizējā radiācijas aktivitāte, kas saistīta ar urāna-238 klātbūtni, ir uz pusi mazāka nekā mūsu planētas pastāvēšanas sākumā. Tas ir saistīts ar tā pussabrukšanas periodu, kas ir 4,5 miljardi gadu, un kālijam-40 (pusperiods 1,25 miljardi gadu) ir tikai aptuveni 8% no sākotnējā. Bet cilvēces pastāvēšanas laikā radiācijas daudzums ir samazinājies ļoti nedaudz.
Daudzi izotopi ar īsāku pussabrukšanas periodu (un līdz ar to arī augstu radioaktivitāti) nav sadalījušies to pastāvīgās dabiskās ražošanas dēļ. Tā piemēri ir rādijs-226 (torija-230 sabrukšanas produkts urāna-238 sabrukšanas ķēdē) un radons-222 (radija-226 sabrukšanas produkts šajā ķēdē).
Torijs un urāns
Radioaktīvie ķīmiskie elementi torijs un urāns galvenokārt tiek pakļauti alfa un beta sabrukšanai, un tos nav viegli noteikt. Tas padara tos ļoti bīstamus. Tomēr to pašu var teikt par protonu starojumu. Tomēr daudzi to blakus atvasinājumi no šiem elementiem ir arī spēcīgi gamma izstarotāji. Torijs-232 tiek noteikts ar 239 keV maksimumu no svina-212, 511, 583 un 2614 keV no tallija-208 un 911 un 969 keV no aktīnija-228. Radioaktīvais ķīmiskais elements urāns-238 parādās kā bismuta-214 maksimumi pie 609, 1120 un 1764 keV (skatīt to pašu maksimumu atmosfēras radonam). Kālijs-40 tiek atklāts tieši caur 1461 gamma maksimumukeV.
Līmenis virs jūras un citām lielām ūdenstilpēm mēdz būt aptuveni desmitā daļa no zemes fona. Un otrādi, piekrastes zonām (un reģioniem pie saldūdens) var būt papildu izkaisīti nogulumi.
Radons
Lielākais radioaktīvā starojuma avots dabā ir gaisā esošais radons, radioaktīva gāze, kas izdalās no zemes. Radons un tā izotopi, sākotnējie radionuklīdi un sabrukšanas produkti veido vidējo ieelpojamo devu 1,26 mSv/gadā (miliziverts gadā). Radons ir nevienmērīgi izkliedēts un mainās atkarībā no laikapstākļiem, tāpēc daudzviet pasaulē tiek izmantotas daudz lielākas devas, kur tas būtiski apdraud veselību. Ēkās Skandināvijā, ASV, Irānā un Čehijā konstatētas 500 reižu lielākas koncentrācijas nekā vidēji pasaulē. Radons ir urāna sabrukšanas produkts, kas ir samērā izplatīts zemes garozā, bet vairāk koncentrēts rūdu saturošajos iežos, kas izkaisīti visā pasaulē. Radons no šīm rūdām nokļūst atmosfērā vai gruntsūdeņos, kā arī iesūcas ēkās. To var ieelpot plaušās kopā ar sabrukšanas produktiem, kur tie saglabāsies kādu laiku pēc iedarbības. Šī iemesla dēļ radons ir klasificēts kā dabisks starojuma avots.
Radona iedarbība
Lai gan radons rodas dabā, tā ietekmi var pastiprināt vai samazināt cilvēka darbības, piemēram, mājas celtniecība. Slikti noslēgts pagrabsLabi izolēta māja var izraisīt radona uzkrāšanos mājās, pakļaujot riskam tās iemītniekus. Plaši izplatītās labi izolētu un hermētisku māju celtniecība rūpnieciski attīstītajās ziemeļu valstīs ir novedusi pie tā, ka radons ir kļuvis par galveno fona starojuma avotu dažās kopienās Ziemeļamerikas ziemeļos un Eiropā. Daži būvmateriāli, piemēram, vieglais betons ar slānekļa alaunu, fosfoģipsi un itāļu tufu, var izdalīt radonu, ja tie satur rādiju un ir poraini pret gāzi.
Radona iedarbība ir netieša. Radonam ir īss pussabrukšanas periods (4 dienas) un tas sadalās citās rādija sērijas radioaktīvo nuklīdu cietās daļiņās. Šie radioaktīvie elementi tiek ieelpoti un paliek plaušās, izraisot ilgstošu iedarbību. Tādējādi tiek uzskatīts, ka radons ir otrais galvenais plaušu vēža cēlonis pēc smēķēšanas, un tas ir atbildīgs par 15 000 līdz 22 000 vēža izraisītu nāves gadījumu gadā tikai ASV. Tomēr diskusija par pretējiem eksperimenta rezultātiem joprojām turpinās.
Lielāko daļu atmosfēras fona rada radons un tā sabrukšanas produkti. Gamma spektrs uzrāda ievērojamus maksimumus pie 609, 1120 un 1764 keV, kas pieder pie bismuta-214, radona sabrukšanas produkta. Atmosfēras fons ir ļoti atkarīgs no vēja virziena un meteoroloģiskajiem apstākļiem. Radons var arī izdalīties no zemes uzliesmojumos un pēc tam veidot "radona mākoņus", kas var ceļot desmitiem kilometru.
Atstarpes fons
Zeme un visas dzīvās būtnes uz tās pastāvīgi atrodasbombardē starojums no kosmosa. Šis starojums galvenokārt sastāv no pozitīvi lādētiem joniem, sākot no protoniem līdz dzelzs, un lielākiem kodoliem, kas ražoti ārpus mūsu Saules sistēmas. Šis starojums mijiedarbojas ar atomiem atmosfērā, radot sekundāru gaisa plūsmu, tostarp rentgenstarus, mionus, protonus, alfa daļiņas, pionus, elektronus un neitronus.
Tiešā kosmiskā starojuma deva galvenokārt nāk no mioniem, neitroniem un elektroniem, un dažādās pasaules daļās tā mainās atkarībā no ģeomagnētiskā lauka un augstuma. Piemēram, Denveras pilsēta Amerikas Savienotajās Valstīs (1650 metru augstumā) saņem apmēram divreiz lielāku kosmisko staru devu nekā punktā jūras līmenī.
Šis starojums ir daudz spēcīgāks augšējā troposfērā aptuveni 10 km augstumā, un tāpēc tas īpaši rada bažas apkalpes locekļiem un pastāvīgajiem pasažieriem, kuri šajā vidē pavada daudzas stundas gadā. Saskaņā ar dažādiem pētījumiem aviokompāniju apkalpes lidojumu laikā parasti saņem papildu darba devu no 2,2 mSv (220 mrem) gadā līdz 2,19 mSv/gadā.
Radiācija orbītā
Līdzīgi kosmiskie stari rada lielāku fona ekspozīciju astronautiem nekā cilvēkiem uz Zemes virsmas. Astronauti, kas strādā zemās orbītās, piemēram, starptautisko kosmosa staciju darbinieki vai atspoles, ir daļēji aizsargāti no Zemes magnētiskā lauka, taču cieš arī no tā sauktās Van Allena jostas, kas ir Zemes magnētiskā lauka rezultāts. Ārpus zemās Zemes orbītas, piemēramApollo astronauti, kas ceļo uz Mēnesi, šis fona starojums ir daudz intensīvāks un ir nozīmīgs šķērslis iespējamai turpmākai ilgtermiņa cilvēka izpētei Mēness vai Marsā.
Kosmiskās ietekmes izraisa arī elementāru transmutāciju atmosfērā, kurā to radītais sekundārais starojums savienojas ar atmosfērā esošajiem atomu kodoliem, veidojot dažādus nuklīdus. Var ražot daudzus tā sauktos kosmogēnos nuklīdus, bet, iespējams, visievērojamākais ir ogleklis-14, kas veidojas mijiedarbībā ar slāpekļa atomiem. Šie kosmogēnie nuklīdi galu galā sasniedz Zemes virsmu un var tikt iekļauti dzīvos organismos. Šo nuklīdu veidošanās īstermiņa saules plūsmas metamorfozes laikā nedaudz mainās, bet tiek uzskatīta par praktiski nemainīgu lielos mērogos - no tūkstošiem līdz miljoniem gadu. Pastāvīga oglekļa-14 ražošana, iekļaušana un salīdzinoši īss pussabrukšanas periods ir principi, ko izmanto seno bioloģisko materiālu, piemēram, koka artefaktu vai cilvēku mirstīgo atlieku, radiooglekļa datēšanai.
Gamma stari
Kosmiskais starojums jūras līmenī parasti parādās kā 511 keV gamma starojums no pozitronu iznīcināšanas, ko rada augstas enerģijas daļiņu un gamma staru kodolreakcija. Lielos augstumos to veicina arī nepārtrauktais bremsstrahlung spektrs. Tāpēc zinātnieku vidū jautājums par saules starojumu un radiācijas līdzsvaru tiek uzskatīts par ļoti svarīgu.
Radiācija ķermeņa iekšienē
Divi vissvarīgākie elementi, kas veido cilvēka ķermeni, proti, kālijs un ogleklis, satur izotopus, kas ievērojami palielina mūsu fona starojuma devu. Tas nozīmē, ka tie var būt arī radioaktīvā starojuma avoti.
Bīstamie ķīmiskie elementi un savienojumi mēdz uzkrāties. Vidēji cilvēka ķermenī ir aptuveni 17 miligrami kālija-40 (40K) un aptuveni 24 nanogrami (10-8 g) oglekļa-14 (14C) (pussabrukšanas periods - 5730 gadi). Izņemot iekšējo piesārņojumu ar ārējiem radioaktīviem materiāliem, šie divi elementi ir lielākās sastāvdaļas iekšējās iedarbības uz cilvēka ķermeņa bioloģiski funkcionālajām sastāvdaļām. Apmēram 4000 kodolu sadalās ar ātrumu 40K sekundē un tikpat daudz pie 14C. Beta daļiņu enerģija, kas veidojas 40 K temperatūrā, ir aptuveni 10 reizes lielāka nekā beta daļiņu enerģija, kas veidojas 14 ° C temperatūrā.
14C cilvēka organismā atrodas aptuveni 3700 Bq (0,1 µCi) ar bioloģisko pussabrukšanas periodu 40 dienas. Tas nozīmē, ka 14C sabrukšana rada aptuveni 3700 beta daļiņas sekundē. Apmēram puse cilvēka šūnu satur 14C atomu.
Globālā vidējā radionuklīdu, izņemot radonu un tā sabrukšanas produktus, deva ir 0,29 mSv/gadā, no kuriem 0,17 mSv/gadā ir pie 40K, 0,12 mSv/gadā nāk no urāna sērijas un torija, un 12 μSv / gadā. gadā - no 14C. Ir arī vērts atzīmēt, ka medicīnas rentgena iekārtas arī biežiradioaktīvi, taču to starojums nav bīstams cilvēkiem.
