Kopš pagājušā gadsimta vidus zinātnē ir ienācis jauns vārds - radiācija. Tās atklājums radīja revolūciju fiziķu prātos visā pasaulē un ļāva atmest dažas Ņūtona teorijas un izdarīt drosmīgus pieņēmumus par Visuma uzbūvi, tā veidošanos un mūsu vietu tajā. Bet tas viss ekspertu ziņā. Pilsētnieki tikai nopūšas un cenšas apkopot tik atšķirīgas zināšanas par šo tēmu. Procesu sarežģī fakts, ka ir diezgan daudz radiācijas mērvienību, un visas ir piemērotas.
Terminoloģija
Pirmais termins, ar kuru jāiepazīstas, patiesībā ir radiācija. Tā sauc kādu mazāko daļiņu vielu, piemēram, elektronu, protonu, neitronu, hēlija atomu un citu, starojuma procesu. Atkarībā no daļiņu veida starojuma īpašības atšķiras viena no otras. Radiācija tiek novērota vai nu vielām sadaloties vienkāršākām, vai arī to sintēzes laikā.
Radiācijas vienības ir vispārpieņemti jēdzieni, kas norāda, cik elementārdaļiņu izdalās no matērijas. Šobrīd fizika darbojas ģimenēdažādas vienības un to kombinācijas. Tas ļauj aprakstīt dažādus procesus, kas notiek ar vielu.
Radioaktīvā sabrukšana ir patvaļīgas nestabilu atomu kodolu struktūras izmaiņas, atbrīvojot mikrodaļiņas.
Sabrukšanas konstante ir statistikas jēdziens, kas paredz atoma iznīcināšanas iespējamību noteiktā laika periodā.
Pusperiods ir laika periods, kurā sadalās puse no kopējā vielas daudzuma. Dažiem elementiem tas tiek aprēķināts minūtēs, savukārt citiem tas ir gados un pat gadu desmitos.
Kā tiek mērīts starojums
Radiācijas vienības nav vienīgās, ko izmanto radioaktīvo materiālu īpašību novērtēšanai. Papildus tiem tiek izmantoti tādi lielumi kā:
- starojuma avota aktivitāte;- plūsmas blīvums (jonizējošo daļiņu skaits laukuma vienībā).
Turklāt ir atšķirība radiācijas ietekmes uz dzīviem un nedzīviem objektiem aprakstā. Tātad, ja viela ir nedzīva, tad uz to attiecas šādi jēdzieni:
- absorbētā deva;- ekspozīcijas deva.
Ja starojums ietekmēja dzīvos audus, tiek lietoti šādi termini:
- ekvivalenta deva;
- efektīvā ekvivalentā deva;- devas jauda.
Radiācijas mērvienības, kā minēts iepriekš, ir nosacītas skaitliskās vērtības, ko zinātnieki pieņēmuši, lai atvieglotu aprēķinus un veidotu hipotēzes un teorijas. Varbūt tāpēc nav vienas vispārpieņemtas mērvienības.
Kirijs
Viena no starojuma vienībām ir kirī. Tas nepieder sistēmai (nepieder SI sistēmai). Krievijā to izmanto kodolfizikā un medicīnā. Vielas aktivitāte būs vienāda ar vienu kirī, ja vienā sekundē tajā notiek 3,7 miljardi radioaktīvo sabrukšanas. Tas ir, mēs varam teikt, ka viens Kirijs ir vienāds ar trīs miljardiem septiņsimt miljoniem bekerelu.
Šis skaitlis bija saistīts ar faktu, ka Marija Kirī (kura šo terminu ieviesa zinātnē) veica savus eksperimentus ar rādiju un par pamatu ņēma tā sabrukšanas ātrumu. Bet laika gaitā fiziķi nolēma, ka šīs vienības skaitliskā vērtība ir labāk saistīta ar citu - bekerelu. Tas ļāva izvairīties no dažām kļūdām matemātiskajos aprēķinos.
Papildus karijiem bieži vien var atrast reizinātājus vai apakšreizinājumus, piemēram:
- megakirijs (vienāds ar 3,7 reizēm 10 ar bekerela 16. pakāpju);
- kilokirijs (3, 7 tūkstoši miljardu bekerelu);
- milikirijs (37 miljoni bekerelu);- mikrokirijs (37 tūkstoši bekerelu).
Izmantojot šo vienību, varat izteikt vielas tilpumu, virsmu vai īpatnējo aktivitāti.
Bekkerela
Bekerela starojuma devas vienība ir sistēmiska un ir iekļauta Starptautiskajā vienību sistēmā (SI). Tas ir visvienkāršākais, jo viena bekerela starojuma aktivitāte nozīmē, ka vielā notiek tikai viens radioaktīvais sabrukums sekundē.
Tas ieguva savu nosaukumu par godu Antuānam Anrī Bekerelam, franču fiziķim. Virsraksts bijaapstiprināts pagājušā gadsimta beigās un tiek izmantots joprojām. Tā kā šī ir diezgan maza vienība, darbības apzīmēšanai tiek izmantoti decimālskaitļa prefiksi: kilo-, mili-, mikro- un citi.
Pēdējā laikā kopā ar bekereliem tika izmantotas nesistēmiskas vienības, piemēram, Kirī un Ruterfords. Viens Ruterfords ir vienāds ar vienu miljonu bekerelu. Tilpuma jeb virsmas aktivitātes aprakstā atrodami apzīmējumi bekerels uz kilogramu, bekerels uz metru (kvadrāts vai kubs) un dažādi to atvasinājumi.
Rentgens
Arī starojuma mērvienība rentgens nav sistēmiska, lai gan to visur izmanto, lai norādītu saņemtā gamma starojuma ekspozīcijas devu. Viens rentgens ir vienāds ar tādu starojuma devu, pie kuras vienā kubikcentimetrā gaisa standarta atmosfēras spiedienā un nulles temperatūrā ir lādiņš, kas vienāds ar 3,3(10-10). Tas ir vienāds ar diviem miljoniem jonu pāru.
Neskatoties uz to, ka saskaņā ar Krievijas Federācijas tiesību aktiem lielākā daļa nesistēmisko vienību ir aizliegtas, dozimetru marķēšanā izmanto rentgena starus. Bet drīz tos vairs neizmantos, jo praktiskāk izrādījās visu pierakstīt un aprēķināt pelēkos un zīvertos.
Rad
Radiojuma mērvienība rad atrodas ārpus SI sistēmas un ir vienāda ar starojuma daudzumu, pie kura viena miljonā džoula enerģijas tiek pārnesta uz vienu gramu vielas. Tas nozīmē, ka viens rad ir 0,01 džouls uz kilogramu vielas.
Materiāls, kas absorbē enerģiju, var būt gan dzīvi audi, gan citi organiski unneorganiskās vielas un vielas: augsne, ūdens, gaiss. Kā neatkarīga vienība rad tika ieviesta 1953. gadā, un Krievijā tam ir tiesības izmantot fizikā un medicīnā.
Pelēks
Šī ir vēl viena radiācijas līmeņa mērvienība, ko atzīst Starptautiskā mērvienību sistēma. Tas atspoguļo absorbēto starojuma devu. Tiek uzskatīts, ka viela ir saņēmusi vienu pelēko devu, ja ar starojumu pārnestā enerģija ir vienāda ar vienu džoulu uz kilogramu.
Šī vienība savu nosaukumu ieguva par godu angļu zinātniekam Lūisam Grejam, un zinātnē tā tika oficiāli ieviesta 1975. gadā. Saskaņā ar noteikumiem vienības pilno nosaukumu raksta ar mazo burtu, bet tā saīsināto apzīmējumu raksta ar lielo burtu. Viens pelēks ir vienāds ar simts radiem. Papildus vienkāršām mērvienībām zinātnē tiek izmantoti arī daudzkārtēji un pakārtoti ekvivalenti, piemēram, kilogray, megagray, decigray, centigray, microgray un citi.
Zīverts
Sīverta starojuma vienība tiek izmantota, lai apzīmētu efektīvās un ekvivalentās starojuma devas, un tā ir arī daļa no SI sistēmas, piemēram, pelēkais un bekerels. Zinātnē izmanto kopš 1978. gada. Viens sīverts ir vienāds ar enerģiju, ko absorbē kilograms audu pēc vienas gamma staru sildīšanas. Vienības nosaukums dots par godu Rolfam Zīvertam, zinātniekam no Zviedrijas.
Pēc definīcijas zīverti un pelēkie ir vienādi, tas ir, ekvivalentajām un absorbētajām devām ir vienāds izmērs. Bet starp tām joprojām pastāv atšķirība. Nosakot ekvivalento devujāņem vērā ne tikai daudzums, bet arī citas starojuma īpašības, piemēram, viļņa garums, amplitūda un kuras daļiņas to pārstāv. Tāpēc absorbētās devas skaitliskā vērtība tiek reizināta ar starojuma kvalitātes koeficientu.
Tātad, piemēram, ja visas pārējās lietas ir vienādas, alfa daļiņu absorbētais efekts būs divdesmit reizes spēcīgāks par tādu pašu gamma starojuma devu. Turklāt ir jāņem vērā audu koeficients, kas parāda, kā orgāni reaģē uz starojumu. Tāpēc radiobioloģijā izmanto ekvivalento devu, bet arodveselībā (lai normalizētu starojuma iedarbību) izmanto efektīvo devu.
Saules konstante
Pastāv teorija, ka dzīvība uz mūsu planētas parādījās saules starojuma dēļ. Zvaigznes starojuma mērvienības ir kalorijas un vati, kas dalīti ar laika vienību. Tas tika nolemts, jo Saules starojuma daudzumu nosaka siltuma daudzums, ko objekti saņem, un intensitāte, ar kādu tas nāk. Zemi sasniedz tikai pusmiljonā daļa no kopējā izstarotās enerģijas daudzuma.
Zvaigžņu starojums izplatās kosmosā ar gaismas ātrumu un staru veidā nonāk mūsu atmosfērā. Šī starojuma spektrs ir diezgan plašs - no "b altā trokšņa", tas ir, radio viļņiem, līdz rentgena stariem. Daļiņas, kas arī sadzīvo ar starojumu, ir protoni, bet dažkārt var būt arī elektroni (ja enerģijas izdalīšanās bija liela).
No Saules saņemtais starojums ir visu dzīvo procesu dzinējspēksplanēta. Enerģijas daudzums, ko mēs saņemam, ir atkarīgs no gadalaika, zvaigznes stāvokļa virs horizonta un atmosfēras caurspīdīguma.
Radiācijas ietekme uz dzīvām būtnēm
Ja dzīvi audi ar vienādām īpašībām tiek apstaroti ar dažāda veida starojumu (ar tādu pašu devu un intensitāti), rezultāti būs atšķirīgi. Tāpēc, lai noteiktu sekas, nepietiek tikai ar absorbēto jeb ekspozīcijas devu, kā tas ir ar nedzīviem priekšmetiem. Uz skatuves parādās caurstrāvojošā starojuma vienības, piemēram, sīverts rems un pelēks, kas norāda līdzvērtīgu starojuma devu.
Ekvivalents ir dzīvu audu absorbētā deva, kas reizināta ar nosacīto (tabulas) koeficientu, kas ņem vērā, cik bīstams ir šis vai cita veida starojums. Visbiežāk izmantotais mērs ir zīverts. Viens zīverts ir vienāds ar simts remiem. Jo lielāks koeficients, jo attiecīgi bīstamāks starojums. Tātad fotoniem tas ir viens, bet neitroniem un alfa daļiņām tas ir divdesmit.
Kopš avārijas Černobiļas atomelektrostacijā Krievijā un citās NVS valstīs īpaša uzmanība ir pievērsta cilvēku radiācijas iedarbības līmenim. Dabiskā starojuma avotu ekvivalentā doza nedrīkst pārsniegt piecus milizīvertus gadā.
Radionuklīdu iedarbība uz nedzīviem objektiem
Radioaktīvās daļiņas nes enerģijas lādiņu, ko tās pārnes uz vielu, kad ar to saduras. Un jo vairāk daļiņu savā ceļā nonāk saskarē arnoteiktu vielas daudzumu, jo vairāk enerģijas tas saņems. Tās daudzums ir aprēķināts devās.
- Absorbētā deva ir radioaktīvā starojuma daudzums, ko saņēma vielas vienība. To mēra pelēkā krāsā. Šajā vērtībā nav ņemts vērā fakts, ka dažāda veida starojuma ietekme uz vielu ir atšķirīga.
- Ekspozīcijas deva – ir absorbētā deva, bet ņemot vērā vielas jonizācijas pakāpi no dažādu radioaktīvo daļiņu iedarbības. To mēra kulonos uz kilogramu vai rentgenogēnos.
