Проникающая способность бета излучения

Под «радиацией» понимают любые разновидности излучений, существующих в природе. Радиоволны, солнечный свет, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение – это тоже радиация. Нейтронное, альфа-, бета-, гамма-излучения обладают наибольшей опасностью.

Что такое радиоактивность в физике

Любой атом имеет ядро и вращающиеся вокруг него отрицательные заряженные частицы – электроны.

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Причем число протонов всегда одинаково и соответствует порядковому номеру химического элемента в периодической системе Менделеева. Ядра, в которых количество нейтронов отличается, называются изотопами.

Некоторые атомные ядра могут превращаться в разные изотопы с выделением элементарных частиц или легких ядер. Собственно этот процесс и называется радиоактивностью.

Можно дать такое определение этому явлению: способность атомного ядра бесконтрольно распадаться с испусканием проникающих частиц.

Распад ядер возможен в том случае, если он сопровождается выделением энергии. Сегодня известно около 3 тыс. атомных ядер. Из них не являются радиоактивными всего лишь 264.

В физике существуют такие виды радиоактивного распада:

  • α-распад с выделением α-частицы;

  • β-распад с испусканием электрона и антинейтрино, позитрона и нейтрино, а также поглощение ядром электрона с выделением нейтрино;

  • γ-распад – излучение атомным ядром кванта ионизирующих лучей;

  • бесконтрольное деление ядра на осколки.

Альфа-излучение

Это поток ядер атомов гелия, имеющих положительный заряд. Возникает из-за распада атомов урана, тория или радия.

Их пробег очень короток (до 8 сантиметров в воздухе). Это означает, что их может задержать бумажный листок.

Вещества, которые испускают эти частицы, имеют большой период полураспада. Попадая в организм, они накапливаются в селезенке или лимфатических узлах и вызывают облучение.

Альфа-частицы опасны: они создают значительное количество ионов. Сами же альфа-частицы распространяются в тело на доли миллиметра.

Бета-излучение

Являет собой поток электронов (частиц с отрицательным зарядом) или позитронов (соответственно, с положительным зарядом). Электрон образуется при превращении нейтрона в протон, а позитрон – в процессе обратного превращения.

Электроны намного меньше ядра атомов гелия. Они могут проникать в тело человека примерно на 15 см. Попадая на кожу живого организма, частицы вызывают сильные ожоги. Чтобы оградиться от бета-излучения, достаточно тонкого оргстекла. Если вещество, излучающее электроны или позитроны, попадет в организм, то оно будет облучать ткани.

Бета-излучение применяется в медицине в качестве лучевой терапии.

Гамма-излучение

Это волны с огромной энергией, образующиеся внутри ядра.

Возникает при:

  • распаде ядра;

  • переходе его из возбужденного состояния в стабильное;

  • взаимодействии ионов;

  • аннигиляции электрона и позитрона.

Гамма-лучи могут проходить значительные расстояния, постепенно теряя свою энергию. Они обладают чрезвычайно высокой проникающей способностью.

Очень интенсивное излучение повреждает не только кожу, но и внутренние органы человека. Особая его опасность в том, что оно способно поражать ДНК, вызывая раковые новообразования.

Чтобы ослабить поток гамма-излучения, достаточно использовать вещества с высоким массовым числом атома и плотные составы.

Оно являет собой поток нейтронов, без заряда, не имеющих ионизирующего воздействия. Проявляется в результате рассеивания на атомных ядрах вещества.

Вещества, облученные нейтронами, могут обретать радиоактивные характеристики. Это свойство называется наведенной радиоактивностью.

Нейтроны отличаются наибольшей проникающей характеристикой. От них можно защититься материалами, содержащими атомы водорода. Излучение быстрых нейтронов губительно для всего живого в радиусе 2,5 км.

Оно имеет внеядерное происхождение. Его источник – рентгеновская трубка и некоторые радиоактивные нуклиды. Рентгеновские лучи возникают в результате сильного ускорения заряженных частиц или в результате переходов в электронных оболочках атомов.

Рентгеновская трубка имеет катод и анод. При нагревании катода происходит излучение электронов. Движение этих частиц ускоряется электромагнитным полем, и частицы падают на анод, резко снижая скорость. Вследствие этого и возникают рентген-лучи.

Рентген-излучение, проходящее сквозь вещество, рассеиваются либо поглощается. Это их свойство используется в медицине.

Какое излучение самое опасное

Наиболее опасным является излучение нейтронов. Оно может пройти толщину вещества до 10 см. Приблизившись к ядру, нейтрон только отклоняется. А при столкновении с протоном нейтрон передает ему половину внутренней энергии, и последний увеличивает свою скорость, вызывая ионизацию.

Именно эти быстрые протоны разрушают весь организм. От наведенной нейтронной радиации нельзя избавиться.

Второе место в рейтинге опасности – гамма-излучение, обладающее высокой проникающей способностью.

В природе существует много разновидностей радиационного излучения. Не каждое их них опасно для здоровья. Соблюдая меры предосторожности, можно защитить себя от вредных лучей.

Предыдущая ФизикаСила реакции опоры — определение, формула и примеры решения

Ученые, изучающие влияние радиации на живые организмы, серьезно обеспокоены ее широким распространением. Как сказал один из исследователей, современное человечество купается в океане радиации. Невидимые глазу радиоактивные частицы обнаруживают в почве и воздухе, воде и пище, детских игрушках, нательных украшениях, строительных материалах, антикварных вещах. Самый безобидный на первый взгляд предмет может оказаться опасным для здоровья.

Наш организм также можно назвать в небольшой степени радиоактивным. В его тканях всегда содержатся необходимые ему химические элементы – калий, рубидий и их изотопы. В это сложно поверить, но каждую секунду в нас происходят тысячи радиоактивных распадов!

В чем суть радиации?

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Их компоновка у некоторых элементов может быть, упрощенно говоря, не совсем удачной, из-за чего они становятся нестабильными. У таких ядер есть лишняя энергия, от которой они стремятся избавиться. Сделать это можно такими способами:

  • Выбрасываются маленькие «кусочки» из двух протонов и двух нейтронов (альфа-распад).
  • В ядре протон превращается в нейтрон, и наоборот. При этом выбрасываются бета-частицы, которые представляют собой электроны или их двойники с противоположным знаком – антиэлектроны.
  • Происходит выброс излишней энергии из ядра в виде электромагнитной волны (гамма-распад).

Кроме этого, ядро может излучать протоны, нейтроны и полностью разваливаться на куски. Таким образом, несмотря на тип и происхождение, любые виды радиации представляют собой высокоэнергетический поток частиц с огромной скоростью (десятки и сотни тысяч километров в секунду). Он очень пагубно действует на организм.

Последствия действия радиации на организм человека

В нашем организме непрерывно продолжаются два противоположных процесса – гибель и регенерация клеток. В нормальных условиях радиоактивные частицы повреждают в молекулах ДНК до 8 тысяч различных соединений за час, которые организм потом самостоятельно восстанавливает. Поэтому медики считают, что малые дозы радиации активизируют систему биологической защиты организма. Но большие – разрушают и убивают.

Так, лучевая болезнь начинается уже при получении 1-2 Зв, когда врачи фиксируют ее 1-ую степень. В этом случае необходимы наблюдения, регулярные последующие обследования на предмет онкологических заболеваний. Доза 2-4 Зв означает уже 2-ую степень лучевой болезни, при которой требуется лечение. Если помощь поступает вовремя, летального исхода не будет. Смертельной считается доза от 6 Зв, когда даже после пересадки костного мозга удается спасти лишь 10-ую часть больных.

Без дозиметра человек никогда не поймет, что подвергается воздействию опасного излучения. Поначалу тело никак на это не реагирует. Лишь через время может появиться тошнота, начинаются головные боли, слабость, поднимается температура.

При высоких дозах облучения радиация в первую очередь воздействует на кроветворную систему. В ней почти не остается лимфоцитов, от количества которых зависит уровень иммунитета. Вместе с этим растет число хромосомных поломок (дицентриков) в клетках.

В среднем, организм человека не должен подвергаться облучению, доза которого более 1 млЗв в год. При облучении в 17 Зв вероятность развития неизлечимого рака приближается к максимальному значению.

Подробнее о том, как радиация влияет на организм человека

Повреждение атомов клеток. Процесс воздействия радиации на организм называется облучением. Это крайне разрушительная сила, которая трансформирует клетки, деформирует их ДНК, приводит к мутациям и генетическим повреждениям. Деструктивный процесс может запустить всего одна частица радиации.

Действие ионизирующего излучения специалисты сравнивают со снежным комом. Начинается все с малого, затем процесс нарастает до тех пор, пока не наступят необратимые изменения. На атомарном уровне это происходит так. Радиоактивные частицы летят с огромной скоростью, выбивая при этом электроны из атомов. В результате последние приобретают положительный заряд. «Черное» дело радиации заключается только в этом. Но последствия таких преобразований бывают катастрофическими.

Свободный электрон и ионизированный атом вступают в сложные реакции, в результате которых образуются свободные радикалы. Например, вода (H2O), составляющая 80 % массы человека, под воздействием радиации распадается на два радикала – H и OH. Эти патологически активные частицы вступают в реакции с важными биологическими соединениями – молекулами ДНК, белков, ферментов, жиров. В результате в организме растет число поврежденных молекул и токсинов, страдает клеточный обмен. Через некоторое время пораженные клетки погибают или их функции серьезно нарушаются.

Что происходит с облученным организмом. Из-за повреждения ДНК и мутации генов клетка не может нормально делиться. Это самое опасное последствие радиационного облучения. При получении большой дозы количество пострадавших клеток настолько велико, что могут отказывать органы и системы. Тяжелее всего воспринимают радиацию ткани, в которых происходит активное деление клеток:

  • костный мозг;
  • легкие,
  • слизистая желудка,
  • кишечник,
  • половые органы.

Причем даже слаборадиоактивный предмет при длительном контакте наносит вред организму человека. Так, миной замедленного действия могут стать для вас любимый кулон или объектив фотоаппарата.

Огромная опасность влияния радиации на живые организмы состоит в том, что долгое время она никак себя не проявляет. «Враг» проникает через легкие, ЖКТ, кожу, а человек даже не подозревает об этом.

В зависимости от степени и характера облучения его результатом становятся:

  • острая лучевая болезнь;
  • нарушения работы ЦНС;
  • местные лучевые поражения (ожоги);
  • злокачественные новообразования;
  • лейкозы;
  • иммунные заболевания;
  • бесплодие;
  • мутации.

К сожалению, природа не предусмотрела для человека органов чувств, которые могли бы подавать ему сигналы об опасности при приближении к радиоактивному источнику. Защититься от такой «диверсии» без всегда присутствующего под рукой бытового дозиметра невозможно.

Как обезопасить себя от излишних доз радиации?

От внешних источников защититься проще. Альфа-частицы задержит обычный картонный лист. Бета-излучение не проникает сквозь стекло. «Прикрыть» от гамма-лучей сможет толстый свинцовый лист или бетонная стена.

Хуже всего обстоит дело с внутренним облучением, при котором источник находится внутри организма, попав туда, к примеру, после вдыхания радиоактивной пыли или ужина с «приправленными» цезием грибочками. В этом случае последствия облучения намного более серьезные.

Самая лучшая защита от бытового ионизирующего излучения – своевременное обнаружение его источников. В этом вам помогут бытовые дозиметры RADEX. С такими приборами под рукой жить гораздо спокойнее: в любой момент вы исследуете на радиационное загрязнение все что угодно.

Контролируйте индикатором радиоактивности свою пищу, проверяйте воду и воздух, которым дышите, и вы создадите надежную преграду для проникновения внутрь микроскопических вредоносных частиц.

Бета-лучи Бета-частица

Отрицательно заряженные бета-частицы являются электронами (β—), положительно заряженные — позитронами (β+).

Свойства

Энергии бета-частиц распределены непрерывно от нуля до некоторой максимальной энергии, зависящей от распадающегося изотопа; эта максимальная энергия лежит в диапазоне от 2,5 кэВ (для рения-187) до десятков МэВ (для короткоживущих ядер, далёких от линии бета-стабильности).

Бета-лучи под действием электрического и магнитного полей отклоняются от прямолинейного направления. Скорость частиц в бета-лучах близка к скорости света. Бета-лучи способны ионизировать газы, вызывать химические реакции, люминесценцию, действовать на фотопластинки.

Радиоактивность

Значительные дозы внешнего бета-излучения могут вызвать лучевые ожоги кожи и привести к лучевой болезни. Ещё более опасно внутреннее облучение от бета-активных радионуклидов, попавших внутрь организма. Бета-излучение имеет значительно меньшую проникающую способность, чем гамма-излучение (однако на порядок большую, чем альфа-излучение). Слой любого вещества с поверхностной плотностью порядка 1 г/см2 (например, несколько миллиметров алюминия или несколько метров воздуха) практически полностью поглощает бета-частицы с энергией около 1 МэВ.

См. также

  • Альфа-частица
  • Гамма-квант
  • Ядерная реакция

Люди слышали о вреде гамма-лучей, используемых в некоторых областях медицины. Но не каждый знает, что такое бета-излучение и какую опасность оно несет человеческому организму. Проникающая способность этих элементов отличается от таковой у альфа- и гамма-частиц. Защититься от таких лучей несложно.

Характеристика и свойства бета-излучения.

Что такое бета-излучение

Бета-излучением называют поток частиц, образующихся в процессе распада радиоактивных изотопов. Скорость движения может различаться, что объясняется особенностями механизма выделения. Минимальным считается показатель в 100 тыс. км/с.

Максимальный уровень разгона может приближаться к скорости света.

Переменным является и расстояние, которое лучи могут беспрепятственно преодолевать. Этот параметр никогда не превышает 1,8 км. Подобное характерно для движения лучей в привычной среде — воздухе.

В живых тканях частицы проникают на ограниченную глубину. Чаще всего этот показатель не превышает 25 мм. Объясняется это плотностью среды проникновения. Из-за небольшой относительной массы частицы регулярно отклоняются от прямого курса, двигаясь по неожиданной траектории.

Виды излучения

Существуют такие формы радиоактивного излучения:

  • Альфа. Состоит из парных протонов и нейтронов. Отличается низкой проникающей способностью и небольшой длиной пробега. Увеличенная масса делает скорость перемещения частиц минимальной. Альфа-излучение выделяется при распаде нестабильных химических элементов.

При контакте с молекулами часть энергии теряется, что отражается на возможности дальнейшего проникновения. Высокая ионизирующая способность делает альфа-лучи крайне опасными для живых организмов.

  • Гамма. Частицы перемещаются со скоростью света, поражая объекты, расположенные на расстоянии до 1 км от источника. Этим же фактом объясняется высокая проникающая способность. Гамма-радиация образуется при распаде тяжелых атомов и представляет собой электромагнитную энергию.

Излучение легко преодолевает препятствия в виде одежды, кожных покровов, тонких листов алюминия. Сквозь толстый слой стали или бетона лучам проникнуть сложнее. Ионизирующая способность в 10 тысяч раз ниже, чем у альфа-частиц. Опасность заключается в большой длине пробега.

  • Нейтронное. Эта разновидность техногенной радиации возникает при эксплуатации атомных электростанций или при ядерных взрывах. В естественных условиях нейтроны выделяются звездами во время термоядерных реакций.

Частицы не имеют заряда, поэтому обладают слабой ионизирующей способностью. Задерживаются лучи атомами водорода. Также частицы плохо проникают сквозь полимерные материалы. Это не делает их менее опасными для организма, чем альфа-гамма-излучение.

  • Рентгеновское. Радиация возникает при смещении электрона с привычной орбиты. Луч состоит из фотонов, обладающих большим запасом энергии. Многие характеристики совпадают со свойствами гамма-излучения. Отличается проникающая способность, которая снижается из-за большей длины волны.

Таблица с характеристиками основных видов излучения.

Основные источники

Существуют 2 типа источников бетта-частиц:

  1. Естественные. Излучается поток слабозаряженных небольших элементов. Они могут нести как положительный, так и отрицательный заряд. В чистом виде бета-радиация в природе не встречается. Такие лучи входят в состав комплексного излучения. Источниками становятся космические тела и вещества, содержащиеся в земной коре, например металлические руды. Относительно естественными являются продукты распада прометия, стронция и криптона.
  2. Искусственные. Основными источниками считают атомные реакторы. Течение цепных реакций поддается контролю не всегда. При авариях в атмосферу выбрасывается большое количество бета-частиц, губительных для живых организмов.

Естественные и искусственные источники излучения.

Область применения

Основной областью применения рассматриваемого вида излучения является медицина. Речь идет о радиоизотопной диагностике и лечении некоторых заболеваний.

Практическое использование осуществляется:

  1. В терапевтических целях. На пораженные области накладывают аппликации, излучающие нужные для лечения частицы.
  2. Для устранения злокачественных новообразований. Терапия может быть внутритканевой или внутриполостной (источник излучения вводится в пораженный опухолью орган). Выделяющиеся при радиационном распаде электроны отрицательно воздействуют на процессы деления раковых клеток.
  3. В диагностических целях. Метод основывается на накоплении радиоактивных изотопов в опухолевых тканях. Такое исследование помогает выявить мельчайшие злокачественные новообразования.

Бета-излучение применяется и в химической промышленности, например в контроле протекающих автоматически процессов. Облучение используется при ремонте транспортной и строительной техники, ведении археологических раскопок. Применение лучей помогает установить точный возраст горной породы.

Как бета-излучение воздействует на человека

При непосредственном контакте лучей с кожей возникают ожоги. Тяжесть повреждения зависит от длительности, интенсивности и структуры облучения. Чаще всего образующиеся при распаде частиц электроны повреждают органы зрения и слизистые оболочки.

При попадании в органы дыхания и пищеварения элементы распространяются по всему организму.

Процесс сопровождается ионизацией молекул, выделением токсинов и гибелью клеток. Развивающаяся на фоне лучевой болезни интоксикация становится причиной летального исхода.

Существуют нормы, помогающие определить интенсивность облучения. Безопасным считается показатель 0,20 мкЗв/ч.

Если радиационный фон превышает норму в 2 раза, находиться в данной местности можно не более получаса.

Меры защиты

Проживающие в нормальных условиях люди не нуждаются в специальных средствах защиты организма от бета-лучей. Профилактика лучевой болезни требуется работникам некоторых отраслей, контактирующим с радиоактивными веществами. Чтобы минимизировать опасность для здоровья, используют целый комплекс мер.

Способы защиты от излучения основных частиц.

Перечень включает:

  1. Использование радиопротекторов. Они представляют собой вещества, нейтрализующие влияние бета-частиц. Препараты вводят до посещения опасных зон. Выпускаются они в виде пищевых добавок и растворов для инъекций.
  2. Нахождение на безопасном расстоянии от источника. Выраженность облучения снижают, удаляясь на 1-2 км.
  3. Установление временных рамок. Необходимо снижение длительности работ в зараженных зонах.
  4. Применение защитных средств. Задерживают лучи стеклянные, металлические или плексиглассовые экраны. Попаданию частиц в дыхательную систему препятствуют противогазы.
  5. Контроль. Подразумевает регулярное измерение радиационного фона местности.

Если человек получил облучение, такие мероприятия оказываются неэффективными. В этом случае покидают зараженную местность, избавляются от одежды и обуви. Кожу промывают проточной водой с мылом. Это снижает риск возникновения радиационных ожогов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *