Содержание
- Опасная доза радиации
- Нормы и дозы
- Токсичность
- Проникающая способность
- Защита от радиации
- Польза изотопов излучения
- Характерные свойства
- Радиоактивность в физике
- Биологические эффекты
- Навигация
- История открытия
- Корпускулярное испускание. Альфа-частицы
- Альфа-частица — продукт радиоактивного распада
- Физика альфа-распада
- Влияние излучения на человека
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:
- менее 25. Симптомы поражения не обнаруживаются;
- 50. Временное ухудшение состояния здоровья, слабость;
- 100. Признаки отравления, как тошнота, рвотные позывы, расстройство работы кишечника, желудка, снижение иммунитета;
- 150. Полученная доза радиации приводит к летальному исходу в 5% случаев. У остальных пациентов наблюдается интоксикация;
- 200. Нарушается выработка антител иммунной системой. Токсическое поражение продолжается от 14 дней до 21 дня. Смертность составляет 25%;
- 300-350. Выраженные симптомы облучения радиацией. Нарушаются волосяные и кожные покровы, у мужчин наступает половое бессилие;
- 350-500. Опасная доза радиации. Проявляется в форме тяжелой лучевой болезни. Смерть наступает у 50% людей в течение 1 месяца;
- более 500. Смертельная доза радиации для человека в 90-100%. К летальному исходу приводит за 14 дней. Полное разрушение иммунной системы, костного мозга и дисфункция органов пищеварения, желчевыводящей системы.
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.
Нормы и дозы
0.22 — 0,30 МкЗв/час — Обычный радиационный фон, которому подвергаются все люди в повседневной жизни; 1.00 МкЗв/час — Облучение получаемое экипажем самолета совершающего перелет Токио — Нью-Йорк через Северный полюс; 2.28 МкЗв/час — Средний допустимый уровень облучения для работников атомной промышленности; 11.42 МкЗв/час — Уровень резко увеличивающий вероятность развития рака; 40.00 МкЗв/час на протяжении жизни – Основание для эвакуации людей после катастрофы в Чернобыле; 114.15 МкЗв разовая доза — Вызывает лучевую болезнь с тошнотой и пониженным содержанием белых телец в крови, но не летальный исход; 570.77 МкЗв разовая доза – Половина людей получивших такую дозу радиации, умирает в течение месяца.
Токсичность
Сильно заряженные и тяжелые альфа-частицы теряют свою энергию в несколько МэВ в небольшом объеме материала, а также имеют очень короткую длину свободного пробега . Это увеличивает вероятность двухцепочечных разрывов ДНК в случаях внутреннего загрязнения при проглатывании, вдыхании, инъекции или введении через кожу. В противном случае прикосновение к источнику альфа-излучения обычно не вредно, поскольку альфа-частицы эффективно экранируются несколькими сантиметрами воздуха, листом бумаги или тонким слоем мертвых клеток кожи, составляющих эпидермис ; однако многие альфа-источники также сопровождаются бета-излучающими дочерними радиоизлучениями, и оба часто сопровождаются испусканием гамма-фотонов.
Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) количественно определяет способность радиации вызывать определенные биологические эффекты, в частности рак или гибель клеток , при эквивалентном радиационном воздействии. Альфа-излучение имеет высокий коэффициент линейной передачи энергии (ЛПЭ), который составляет примерно одну ионизацию молекулы / атома на каждый ангстрем, пройденный альфа-частицей. RBE был установлен на уровне 20 для альфа-излучения различными правительственными постановлениями. RBE устанавливается на 10 для нейтронного облучения и на 1 для бета-излучения и ионизирующих фотонов.
Однако отдача родительского ядра (альфа-отдача) дает ему значительное количество энергии, что также вызывает ионизационные повреждения (см. Ионизирующее излучение ). Эта энергия примерно равна весу альфа (4 мк ), деленному на вес родительского элемента (обычно около 200 мк), умноженному на общую энергию альфа. По некоторым оценкам, это могло бы объяснить большую часть внутреннего радиационного повреждения, поскольку ядро отдачи является частью атома, который намного больше, чем альфа-частица, и вызывает очень плотный след ионизации; атом обычно представляет собой тяжелый металл , который предпочтительно накапливается на хромосомах . В некоторых исследованиях это привело к тому, что RBE приблизилась к 1000 вместо значения, используемого в правительственных постановлениях.
Наибольший естественный вклад в дозу облучения населения вносит радон , радиоактивный газ природного происхождения, содержащийся в почве и горных породах. При вдыхании газа некоторые частицы радона могут прикрепиться к внутренней оболочке легкого. Эти частицы продолжают распадаться, испуская альфа-частицы, которые могут повредить клетки легочной ткани. Смерть Марии Кюри в возрасте 66 лет от апластической анемии, вероятно, была вызвана длительным воздействием высоких доз ионизирующего излучения, но неясно, было ли это связано с альфа-излучением или рентгеновскими лучами. Кюри активно работал с радием, который распадается на радон, а также с другими радиоактивными материалами, излучающими бета- и гамма-лучи . Однако Кюри также работала с неэкранированными рентгеновскими трубками во время Первой мировой войны, и анализ ее скелета во время перезахоронения показал относительно низкий уровень радиоизотопной нагрузки.
Считается, что убийство российского диссидента Александра Литвиненко в результате радиационного отравления в 2006 году было совершено с использованием полония-210 , альфа-излучателя.
Проникающая способность
Тяжёлые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. Вследствие этого пробег тяжёлой частицы R измеряют расстоянием по прямой от источника частиц до точки их остановки. Обычно пробег измеряется в единицах длины (м, см, мкм), а также поверхностной плотности материала (или, что равнозначно, длины пробега, умноженной на плотность) (г/см2). Выражение пробега в единицах длины имеет смысл для фиксированной плотности среды (например, часто в качестве среды выбирается сухой воздух при нормальных условиях). Физический смысл пробега в терминах поверхностной плотности — масса единицы площади слоя, достаточного для остановки частицы.
Среда | Энергия α-частиц, МэВ | |||
---|---|---|---|---|
4 | 6 | 8 | 10 | |
Длина пробега α-частицы, мм | ||||
Воздух при нормальных условиях | 25 | 46 | 74 | 106 |
Биологическая ткань | 0,031 | 0,056 | 0,096 | 0,130 |
Алюминий | 0,016 | 0,030 | 0,048 | 0,069 |
Защита от радиации
Радиоактивное излучение характеризуется воздействием трех основных составляющих: альфа , бета и гамма излучений .
Важно знать , что для защиты от альфа-частиц достаточно лишь плотного листа бумаги, то есть внешнее альфа-излучение абсолютно не опасно для человека. Размер бета-частиц гораздо меньше альфа-частиц , в результате чего они могут проникать в тело человека
Бета-частицы вы можете остановить с помощью алюминиевой пластины толщиной в несколько миллиметров.
Наибольшую опасность для здоровья человека представляет излучение гамма-частиц
Очень важно, когда вы узнали о выбросе радиоактивных веществ в вашей местности, не подвергаться панике и постараться спокойно выполнить все меры защиты:. Укрыться в здании , желательно в собственном доме или квартире
Бетонные и кирпичные стены способны ослабить воздействие гамма-излучения почти в два раза. Закройте все окна и двери и вентиляционные решетки , предотвратив тем самым попадание воздуха с улицы. Упакуйте одежду и обувь , в который вы были на улице в полиэтиленовый пакет и примите душ. Сделайте запас обычной питьевой воды и по возможности еды Из подручных средств, сделайте маски для защиты дыхательных путей – можно использовать марлю, или другие ткани. Старайтесь употреблять йодсодержащие продукты и препараты , а так же продукты богатые клетчаткой. И контролируйте радиационный фон с помощью дозиметра радиации, который заранее предупредит вас о превышении нормы
Укрыться в здании , желательно в собственном доме или квартире. Бетонные и кирпичные стены способны ослабить воздействие гамма-излучения почти в два раза. Закройте все окна и двери и вентиляционные решетки , предотвратив тем самым попадание воздуха с улицы. Упакуйте одежду и обувь , в который вы были на улице в полиэтиленовый пакет и примите душ. Сделайте запас обычной питьевой воды и по возможности еды Из подручных средств, сделайте маски для защиты дыхательных путей – можно использовать марлю, или другие ткани. Старайтесь употреблять йодсодержащие продукты и препараты , а так же продукты богатые клетчаткой. И контролируйте радиационный фон с помощью дозиметра радиации, который заранее предупредит вас о превышении нормы
Источник
Польза изотопов излучения
Тщательное исследование химических и физических свойств этой разновидности облучения дало понять, что оно может быть не только вредно, но и достаточно полезно. Терапия с применением альфа-частичек позволяет эффективно бороться с большим количеством недугов в сочетании с основным лечением медикаментозными препаратами. Для организма могут быть полезны изотопы, получаемые из частичек: торон и радон. В медицине существует несколько разных процедур, при которых используются эти изотопы:
- питье радоновой воды;
- радоновые ванны;
- компрессы и ингаляции на основе радона.
Невзирая на агрессивное поведение радиоактивных нуклидов альфа-лучей, специалисты считают, что именно этот вид облучения более безопасно и эффективно используется в медицине. При этом сеансов для ликвидации клеток рака потребуется гораздо меньше, нежели при терапии с помощью бета-лучей, потому что альфа-излучение оказывает непосредственное воздействие на очаг проблемы. Альфа-лечение используется для борьбы со следующими патологиями:
- аритмия, болезни сосудов и сердца;
- гормональные нарушения;
- гинекологические проблемы;
- заболевания позвоночника и суставов.
Читать также Опасность радиации для жизни и ее угроза для здоровья человека
Помимо этого, альфа-терапия показывает неплохую эффективность при приступах паники и неврозах, потому что характеризуется успокаивающим эффектом, притупляет болезненные ощущения и снимает усталость.
Характерные свойства
Альфа-лучи представляют собой последствие воздействия электромагнитного или магнитного поля на радиоактивное вещество. Мощность облучения зависит от радиоактивного вещества, которое использовалось для его получения. К примеру, у урана энергия альфа-лучей достигает 4,6 МэВ. При этом пробег (начальная скорость) альфа частицы достигает 15 000 км/с. По мере продвижения лучей в пространстве их частицы движутся все медленнее и в итоге сравниваются со скоростью молекул вещества. После торможения, положительно заряженные частички затягивают к себе электрон и формируют атом гелия. Читать также Состав солнечной радиации и влияние на здоровье человека
Энергия излучения расходуется на получение ионов из атома. Его лучи, продвигаясь даже на 10 мм в воздухе, формируют около 30 000 пар ионов. Именно из-за способности к ионизации альфа-лучи в окружающей среде распространяются не больше чем на 11 см. А в твердых веществах излучение углубляется лишь на сотую долю миллиметра. При этом радионуклиды плутония и урана почти не могут перемещаться по тканям организма человека. Обыкновенная майка или бумажный лист — это непреодолимые препятствия для них.
Радиоактивность в физике
Мы знаем, что атомы вещества состоят из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Так вот ядро — это в принципе очень устойчивое образование, которое сложно разрушить. Однако, ядра атомов некоторых веществ обладают нестабильностью и могут излучать в пространство различную энергию и частицы.
Это излучение называют радиоактивным, и оно включает в себя несколько составляющих, которые назвали соответственно первым трем буквам греческого алфавита: α-, β- и γ- излучение. (альфа-, бета- и гамма-излучение). Эти излучения различны, различно и их действие на человека и меры защиты от него. Разберем все по порядку.
Альфа-излучение
Альфа-излучение — это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Возникает в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь организма с пищей или воздухом, оно облучает внутренние органы и становится опасным.
Бета-излучение
Бета-излучение — это электроны, которые значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние слои кожи. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году пожарные получили ожоги кожи в результате очень сильного облучения бета-частицами. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм, оно будет облучать внутренние ткани.
Гамма-излучение
Гамма-излучение — это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.
Как видно, альфа-излучение по его характеристикам практически не опасно, если не вдохнуть его частички или не съесть с пищей. Бета-излучение может причинить ожоги кожи в результате облучения. Самые опасные свойства у гамма-излучения. Оно проникает глубоко внутрь тела, и вывести его оттуда очень сложно, а воздействие очень разрушительно.
В любом случае без специальных приборов знать, что за вид радиации присутствует в данном конкретном случае нельзя, тем более, что всегда можно случайно вдохнуть частички радиации с воздухом. Поэтому общее правило одно — избегать подобных мест, а если уж попали, то укутаться как можно большим количеством одежды и вещей, дышать через ткань, не есть и не пить, и постараться поскорее покинуть место заражения. А потом при первой же возможности избавиться от всех этих вещей и хорошенько вымыться.
Понятие «излучение» включает в себя весь диапазон электромагнитных волн, а также электрический ток, радиоволны, ионизирующее излучение. При последнем изменяется физическое состояние атомов и их ядер, превращая их в заряженные ионы или продукты ядерных реакций. Мельчайшие частицы обладают энергией, которая постепенно теряется при взаимодействии со структурными единицами. В результате движения вещество, через которое проникают элементы, ионизируется. Глубина проникновения различна для каждой частицы. Из-за способности изменять вещества радиоактивный свет наносит вред организму. Какие виды излучений существуют?
Биологические эффекты
Из-за небольшого диапазона поглощения и невозможности проникновения через внешние слои кожи альфа-частицы, как правило, не опасны для жизни, если их источник не проглатывается или не вдыхается. Из-за этой большой массы и сильного поглощения, если альфа-излучающие радионуклиды действительно попадают в организм (при вдыхании, проглатывании или инъекции, как при использовании Thorotrast для высококачественных рентгеновских изображений до 1950-х годов), альфа-излучение является наиболее разрушительной формой ионизирующего излучения . Он наиболее ионизирующий и при достаточно больших дозах может вызвать любые или все симптомы радиационного отравления . Подсчитано, что повреждение хромосом от альфа-частиц в 10–1000 раз больше, чем повреждение, вызванное эквивалентным количеством гамма- или бета-излучения, при этом среднее значение установлено в 20 раз. Исследование европейских ядерных рабочих, подвергшихся внутреннему воздействию альфа-излучения плутония и урана, показало, что, когда относительная биологическая эффективность считается равной 20, канцерогенный потенциал (с точки зрения рака легких) альфа-излучения, по-видимому, согласуется с сообщенным для доз внешнее гамма-излучение, т.е. заданная доза вдыхаемых альфа-частиц, представляет такой же риск, как и доза гамма-излучения, в 20 раз превышающая ее. Полоний-210 с мощным альфа-излучателем (миллиграмм 210 По испускает столько же альфа-частиц в секунду, как 4,215 грамма 226 Ra ), как предполагается, играет роль в развитии рака легких и рака мочевого пузыря, связанного с . 210 По был использован для убийства российского диссидента и бывшего офицера ФСБ Александра Литвиненко в 2006 году.
Когда изотопы, излучающие альфа-частицы, попадают в организм, они намного опаснее, чем можно было бы предположить по их периоду полураспада или скорости распада, из-за высокой относительной биологической эффективности альфа-излучения по причинению биологического ущерба. Альфа-излучение в среднем примерно в 20 раз опаснее, а в экспериментах с вдыхаемыми альфа-излучателями до 1000 раз опаснее, чем эквивалентная активность бета-излучающих или гамма-излучающих радиоизотопов.
Навигация
Варианты
expanded
collapsed
expanded
collapsed
Ещё
expanded
collapsed
expanded
collapsed
На других языках
- Afrikaans
- العربية
- الدارجة
- Asturianu
- Azərbaycanca
- Беларуская
- Беларуская (тарашкевіца)
- Български
- বাংলা
- Bosanski
- Català
- کوردی
- Čeština
- Чӑвашла
- Dansk
- Deutsch
- Ελληνικά
- English
- Esperanto
- Español
- Eesti
- Euskara
- فارسی
- Suomi
- Français
- Gaeilge
- Galego
- हिन्दी
- Hrvatski
- Kreyòl ayisyen
- Հայերեն
- Bahasa Indonesia
- Italiano
- 日本語
- Қазақша
- ಕನ್ನಡ
- 한국어
- Kurdî
- Ligure
- Lietuvių
- Latviešu
- Македонски
- മലയാളം
- Bahasa Melayu
- မြန်မာဘာသာ
- Plattdüütsch
- Nederlands
- Norsk nynorsk
- Norsk bokmål
- ਪੰਜਾਬੀ
- Polski
- پنجابی
- Português
- Română
- Scots
- Srpskohrvatski / српскохрватски
- සිංහල
- Simple English
- Slovenčina
- Slovenščina
- ChiShona
- Српски / srpski
- Svenska
- தமிழ்
- ไทย
- Türkçe
- Українська
- Oʻzbekcha/ўзбекча
- Tiếng Việt
- Winaray
- 吴语
- 中文
- 粵語
История открытия
На рубеже XIX-XX веков два физика с мировым именем открыли существование альфа-частиц. Это были новозеландский физик Эрнест Резерфорд, который работал в Канаде в городе Монреале, и французский химик и физик Поль Вийяр, который ставил свои эксперименты в Париже. Эти два ученых изучали различные виды радиации по их свойствам проникать через различные среды, а также по их взаимодействию с искусственным магнитным полем.
В результате этих экспериментов Резерфорд выделил три типа радиоактивного излучения: альфа, бета и гамма. Альфа-лучи были определены как лучи, имеющие наименьшую проникающую способность через различные предметы среди изучаемых видов радиации.
Корпускулярное испускание. Альфа-частицы
Данный вид представляет собой поток радиоактивных элементов, чья масса отлична от нуля. Примером является альфа и бета-излучение, а также электронное, нейтронное, протонное и мезонное. Альфа-частицы — это ядра атомов, которые испускаются при распаде некоторых радиоактивных атомов. Они состоят их двух нейтронов и двух протонов. Альфа-излучение – это ядра атомов гелия, которые положительно заряжены. Естественное испускание характерно для неустойчивых радионуклидов рядов тория, урана. Альфа-частицы выходят из ядра со скоростью до 20 тысяч км/сек. По пути движения они образуют сильную ионизацию среды, отрывая электроны из орбит атомов. Ионизация лучами приводит к химическим изменениям в веществе, а также к нарушению ее кристаллической структуры.
Альфа-частица — продукт радиоактивного распада
Несмотря на то что альфа-частица состоит из протонов и нейтронов, из этих элементарных частиц она в природе не образуется, а получается в результате радиоактивного альфа-распада некоторых химических элементов.
Альфа-распад является одним из видов радиоактивного распада, в результате которого атомное ядро некоторого химического элемента, испуская альфа-частицу, превращается в ядро другого элемента, масса которого на 4 а.е.м. меньше, чем эта величина у родительского ядра, а порядковый номер в таблице Менделеева на 2 единицы меньше, чем у исходного элемента.
Альфа-распад бывает спонтанным (происходит произвольным образом в природе) и вынужденным (вызван в результате какого-либо специального воздействия на атомное ядро). Спонтанный распад характерен только для очень тяжелых атомных ядер. Так, самым легким элементом, который испытывает спонтанный альфа-распад, является теллурий 106. Уран 238 также претерпевает альфа-распад с образованием технеция 234.
Поскольку альфа-частица обладает двойным положительным элементарным зарядом, она при распаде радиоактивного ядра быстро захватывает электроны, образуя при этом атом гелия. Именно по этой причине во многих породах с большим содержанием альфа-радиоактивных элементов имеются полости, заполненные газом гелием, например в минералах, богатых ураном или торием. Основным источником альфа-частиц на Земле является благородный газ радон, который находится в почве, воде, воздухе и различных типах горных пород.
Физика альфа-распада
Процесс распада
Альфа-спектр изотопов плутония 242 Pu, 239 Pu / 240 Pu и 238 Pu. Размытие (хвост) каждого пика на его низкоэнергетической (левой) стороне вызвано потерей энергии из-за неупругих столкновений альфа-частиц внутри образца. Альфа-частица — это ядро атома гелия-4, это двухвалентный катион гелия. Он состоит из двух протонов и двух нейтронов . При альфа-распаде массовое число ядра уменьшается на четыре единицы, атомное число — на две единицы. Если X обозначает материнский нуклид, а Y — дочерний нуклид, энергию, выделяемую при распаде, и если массовые числа написаны вверху, а порядковые числа внизу, то к альфа- распаду в целом применимо следующее: ΔЭ.{\ displaystyle \ Delta E}А.{\ displaystyle A}Z{\ displaystyle Z}
ZА.Икс→Z-2А.-4-йY+24-йЧАСе+ΔЭ.{\ displaystyle {} _ {Z} ^ {A} \ mathrm {X} \ to {} _ {Z-2} ^ {A-4} \ mathrm {Y} + {} _ {2} ^ {4} \ mathrm {He} + \ Delta E}.
Конкретный пример:
62146С.м→ 60142Nd+24-йЧАСе+2,529М.еV{\ Displaystyle {} _ {\ 62} ^ {146} \ mathrm {Sm} \ to {} _ {\ 60} ^ {142} \ mathrm {Nd} + {} _ {2} ^ {4} \ mathrm {He} +2 {,} 529 \, \ mathrm {МэВ}}.
Альфа-частица покидает ядро со скоростью от 10 000 до 20 000 км / с, что соответствует кинетической энергии в несколько МэВ . Первоначальный избыток электронов в дочернем атоме, который создается, уменьшается за счет отдачи распада и взаимодействия (баланса заряда) с окружающей материей.
Энергетический спектр
Кулоновская стена . Модельный потенциал для альфа-частицы, который состоит из короткодействующего остовного потенциала, аппроксимируемого потенциальной ямой, и дальнодействующего кулоновского потенциала.
Как и любой радиоактивный распад, альфа-распад высвобождает определенное количество энергии. Он соответствует массе, которая теряется из- за дефекта массы в процессе. Эта энергия проявляется как кинетическая энергия альфа-частицы и дочернего ядра; В некоторых случаях часть энергии может сначала оставаться в возбужденном состоянии дочернего ядра, а затем рассеиваться в виде гамма-излучения . Кинетическая энергия распределяется между двумя частицами обратно пропорционально их массам (см. Кинематику (процессы частиц) ). Следовательно, альфа-частицы, испускаемые данным нуклидом, имеют, в отличие, например, от бета-распада, только очень определенные значения кинетической энергии , т. Е. то есть его энергетический спектр представляет собой линейчатый спектр . Этот спектр характерен для соответствующего радионуклида. Следовательно, его измерение можно использовать для определения этого нуклида. Э.знак равномc2{\ displaystyle E = mc ^ {2}}
Кулоновская стена, туннельный эффект
С одной стороны, альфа-частица притягивается сильным взаимодействием , но в то же время она электрически отталкивается за счет одноименных зарядов. Более сильное ядерное взаимодействие имеет короткий радиус действия, более слабое электростатическое отталкивание — большой радиус действия. Следовательно, потенциал образует своего рода барьер, Кулоновскую стену . Стенка превышает кинетическую энергию, доступную для альфа-частицы. Согласно классической физике, альфа-частица должна быть стабильно связана в ядре; однако он может покинуть его с помощью квантово-механического туннельного эффекта . Вероятность в единицу времени для этого может быть очень маленькой. Он определяет период полураспада распада. Наблюдаемая взаимосвязь между периодом полураспада и энергией испускаемых альфа-частиц описывается правилом Гейгера-Наттолла .
Радионуклиды с альфа-распадом
Типичными альфа-излучателями, встречающимися в природе, являются уран и торий, а также продукты их распада радий и радон . Кинетическая энергия альфа-частицы обычно составляет от 2 до 5 МэВ . Однако альфа-частицы из искусственно созданных нуклидов могут иметь энергию более 10 МэВ. Альфа-энергии и периоды полураспада отдельных нуклидов можно найти в списке изотопов и они представлены на картах нуклидов .
Согласно формуле массы Бете-Вайцзеккера, альфа-распад приводит к выделению положительной энергии для всех нуклидов с массовым числом 165, потому что сумма масс альфа-частицы и дочернего ядра, вычисленная таким образом, меньше, чем масса материнское ядро. Однако у многих тяжелых нуклидов альфа-распад никогда не наблюдался. Однако в последние несколько десятилетий некоторые нуклиды, которые ранее считались стабильными, были «обнажены» как чрезвычайно долгоживущие альфа-излучатели, например, 149 Sm , 152 Gd и 174 Hf . Только в 2000-х годах альфа-распад с периодом полураспада в несколько триллионов лет также можно было обнаружить при 180 Вт и 209 Bi .
Влияние излучения на человека
Главной опасностью при наружном воздействии бета-частиц на организм человека выступают ожоги. Степень их тяжести определяется несколькими факторами:
- длительность облучения,
- интенсивность,
- структура тканей.
Больше всего страдают неприкрытее участки кожного покрова, а также слизистая оболочка органов зрения.
Среднестатистическая бета-частица способна образовать во время преодоления расстояния в свободном пространстве до 30 тысяч пар ионов. Это означает, что весь проделанный лучом путь является потенциально опасным для всего живого. Он остается заполнен молекулярными остатками, которые выступают центральным источником многочисленных процессов разрушительного назначения.
Эксперты уточняют, что для человека, который случайным образом получил облучение до 0.20 мкЗв/час за один раз на нерегулярной основе, это неопасно. Так как в окружающей среде лучи из бета-гаммы встречаются в совокупности с другими видами радиации, организм к малым их дозам приспособился. Но если радиационный фон по какой-то причине будет превышен, человека ожидают тяжелые последствия.