Все
атомные и субатомные частицы, вылетающие из ядра атома при
радиоактивном распаде: альфа, бета, n, p, гамма и т. д. - называют
радиоактивными частицами, радиоактивным или ионизирующим излучением
(ИИ), так как все они при прохождении через вещество: - во-первых,
приводят к его ионизации, к образованию горячих (высокоэнергетичных) и
исключительно реакционно-способных частиц: ионов и свободных радикалов
(осколков молекул, не имеющих заряда) и - во-вторых, могут
приводить к активации (активированию) вещества, к появлению так
называемой наведённой активности, то есть к превращению стабильных
атомов в радиоактивные - появлению радионуклидов активационного
происхождения.
Поэтому основными характеристиками ИИ являются
энергия частиц , их пробег в разных средах или проникающая способность,
а также их ионизирующая способность (особенно в смысле опасности для
биологических объектов).
Энергию частиц измеряют в
электрон-вольтах (эв). Электрон-вольт - это энергия, которую
приобретает электрон под действием электрического поля с разностью
потенциалов (напряжением) в 1 вольт.
1 эв = 1,6 х 10-12 эрг = 1,6 х 10-19 джоуля = 3,83 х 10-20 калорий
Реальная
энергия частиц ИИ колеблется в широких пределах и составляет обычно
тысячи и миллионы эв, поэтому её выражают в кило- и
мегаэлектрон-вольтах (кэв и Мэв).
В
любой среде альфа-частицы, обладающие большой массой (4 атомных
единицы), зарядом (+2) и энергией, движутся прямолинейно. Поэтому
говорят о пробеге альфа-частиц.
Энергия альфа-частиц при естественном распаде составляет 4?9 Мэв, скорость вылета - 12?20 тыс. км/сек.
Пробег альфа-частицзависит
от начальной энергии и обычно колеблется в пределах от 3-х до 7 (редко
до 13) см в воздухе, а в плотных средах составляет сотые доли мм (в
стекле - 0,04 мм). альфа-излучение не пробивает лист бумаги и кожу
человека.
Из-за своей массы и заряда альфа-частицы обладают
наибольшей ионизирующей способностью, они разрушают всё на своём пути.
И поэтому альфа-активные радионуклиды являются наиболее опасными для
человека и животных при попадании внутрь. Проникающая способность бета-частиц
Из-за
малой массы (она в 1836 раз меньше массы протона) заряда (-1) и
размеров бета-частицы слабее взаимодействуют с веществом, через которое
им приходится лететь, но летят дальше. При этом путь бета-частицы в
веществе не является прямолинейным. Поэтому говорят о их проникающей
способности, которая также зависит от энергии.
Проникающая способность бета-частиц,
образовавшихся при радиоактивном распаде, в воздухе достигает 2?3 м, в
воде и других жидкостях измеряется сантиметрами, в твёрдых телах -
долями см. В ткани организма бета-излучение проникает на глубину 1?2
см. Хорошей защитой от бета-излучения является слой воды в несколько
(до 10) см. Поток бета-частиц с весьма большой для естественного
распада энергией в 10 Мэв практически полностью поглощается слоями:
воздуха - 4 м; алюминия - 2,16 см; железа - 7,55 мм; свинца - 5,18 мм.
Из
за малых размеров, массы и заряда бета-частицы обладают гораздо меньшей
ионизирующей способностью, чем альфа-частицы, но естественно, что при
попадании внутрь бета-активные изотопы также гораздо опаснее, чем при
внешнем облучении.
Кратность ослабления n- и гамма-излучений
Наиболее
проникающими видами излучения являются нейтронное и гамма. Их пробег в
воздухе может достигать десятков и сотен метров (также в зависимости от
энергии), но при меньшей ионизирующей способности.
У
большинства изотопов энергия гамма-квантов не превышает 1?3 Мэв, хотя
очень редко может достигать и больших величин - 6?7 Мэв. Поэтому в
качестве защиты от n- и гамма-излучения применяют толстые слои из
бетона, свинца, стали и т. п. и речь ведут уже о кратности ослабления.
Так,
для 10-кратного ослабления гамма-излучения кобальта-60 (Е = 1,17 и 1,33
Мэв) требуется защита из свинца толщиной порядка 5 см, а для
100-кратного - 9,5 см; защита из бетона должна быть, соответственно,
около 33 и 55 см, а толщина слоя воды - 70 и 115 см.
Ионизирующая способность нейтронов сильно зависит от их энергии. В
любом случае следует помнить, что наиболее рациональной "защитой" от
любого излучения является по возможности большее расстояние от
источника излучения (естественно, в разумных пределах) и по возможности
меньшее время пребывания в зоне повышенной радиации.
