Излучение в каких веществах происходит: Урок физики в 8-м классе «Виды теплопередачи»

Содержание

особенности излучения,в каких веществах возможен

падскажитє ?????????????????????????????????????????????????????????????????????​

порівняйте речовини, які притягуються до магніту з речовинами які притягуються до наелектризованих тіл​

19. Чому в безвітряну погоду полум’я свічки встановлюється вертикально? ​

Визначте масу води, яку можна нагріти від 12,4 ℃ до 63,3 ℃, надавши їй кількість теплоти 176486,4 Дж:(питома теплоємність води с=4200Дж/(кг∙℃))​

помогите пожалуйста нужны только ответы время до 17:00 ​

Під словом частинки розуміємо, що то можуть бути атоми, молекули або йони 1. Чи відбувається перенесення речовини при теплопровідності? (0,5 бали) а) … відбувається в сторону частини тіла з більшою температурою б) відбувається в сторону частини тіла з меншою температурою в) не відбувається 2. Яка речовина з названих тут має найгіршу теплопровідність? (0,5 бали) а) Пластмаса б) Латунь в) Сталь г) Цинк 3. Висока теплопровідність металів пояснюється (0,5 бали) а) Великою рухливістю часток б) Малими відстанями між частинками в) Великими розмірами частинок 4.

Розташуйте речовини в порядку спадання їх теплопровідності: дерево (1), залізо (2), мідь (3). (0,5 бали) а) 1.2.3 6) 2, 1,3 в) 3, 2, 1 5. Який закон пояснює конвекцію? (0,5 бали) а) Закон всесвітнього тяжіння б) Закон Паскаля в) Закон Архімеда 6. Перенесення енергії при конвекції відбувається (0,5 бали) а) Потоками рідини або газу б) В результаті взаємодії частинок в) Найшвидшими частинками 7. Які існують види конвекції? (0,5 бали) а) Природна і вільна б) Природна і примусова В) Тільки вільна г) Тільки примусова 8. Чи може відбуватися примусова конвекція в твердих тілах? (0,5 бали) а) може за будь-яких умовах б) Може, якщо частинки сипучого тіла дуже малі в) Не може ні за яких умов 9. Природна конвекція спостерігається (0,5 бали) а) У воді, коли її гріють в казанку над багаттям б) в бульйоні при розмішуванні в ньому солі в) в повітрі при роботі вентилятора 1) У воді, коли від кинутого в неї каменю утворюються кола 10. Який вид конвекції, природний або примусовий, може спостерігатися в умовах невагомості? (0,5 бали) а) Тільки примусовий б) Тільки природний в) І примусовий, і природний​

1. Визначте Полярність підключення провідника, розміщеного в зовнішньому магнітному полі​

Електрокамін охолонув з 90 °C до 80 °C. Що сталося з випромінюванням каміна? а) збільшилося б) Не змінилося в) Зменшилося​

З міста виїхав велосипедист зі швидквстю 20 км/год, а через 4 год після нього автомобіль зі швидкістю 60 км/годЧерез скільки годин після виїзду автомо … біль наздожене велосипедиста? Вирішити задачу графічно

Визнач кількість теплоти, що необхідна для нагрівання алюмінієвої деталі масою 5,6 кг від  28 ℃ до101 ℃: (питома теплоємність алюмінію с=920Дж/(кг∙℃)) … . Відповідь заокруглить до цілих.Пожалуйста​

теплопроводность, конвекция, излучение – FIZI4KA

1. Существуют три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность можно наблюдать на следующем опыте. Если к металлическому стержню с помощью воска прикрепить несколько гвоздиков (рис. 68), закрепить один конец стержня в штативе, а другой нагревать на спиртовке, то через некоторое время гвоздики начнут отпадать от стержня: сначала отпадет тот гвоздик, который ближе к спиртовке, затем следующий и т. д.

Это происходит потому, что при повышении температуры воск начинает плавиться. Поскольку гвоздики отпадали не одновременно, а постепенно, можно сделать вывод, что температура стержня повышалась постепенно. Следовательно, постепенно увеличивалась и внутренняя энергия стержня, она передавалась от одного его конца к другому.

2. Передачу энергии при теплопроводности можно объяснить с точки зрения внутреннего строения вещества. Молекулы ближнего к спиртовке конца стержня получают от неё энергию, их энергия увеличивается, они начинают более интенсивно колебаться и передают часть своей энергии соседним частицам, заставляя их колебаться быстрее. Те, в свою очередь передают энергию своим соседям, и процесс передачи энергии распространяется по всему стержню. Увеличение кинетической энергии частиц приводит к повышению температуры стержня.

Важно, что при теплопроводности не происходит перемещения вещества, от одного тела к другому или от одной части тела к другой передается энергия.

Процесс передачи энергии от одного тела к другому или от одной части тела к другой благодаря тепловому движению частиц называется теплопроводностью.

3. Разные вещества обладают разной теплопроводностью. Если на дно пробирки, наполненной водой, положить кусочек льда и верхний её конец поместить над пламенем спиртовки, то через некоторое время вода в верхней части пробирки закипит, а лёд при этом не растает. Следовательно, вода, так же как и все жидкости, обладает плохой теплопроводностью.

Ещё более плохой теплопроводностью обладают газы. Возьмём пробирку, в которой нет ничего, кроме воздуха, и расположим её над пламенем спиртовки. Палец, помещённый в пробирку, не почувствует тепла. Следовательно, воздух и другие газы обладает плохой теплопроводностью.

Хорошими проводниками теплоты являются металлы, самыми плохими — сильно разреженные газы. Это объясняется особенностями их строения. Молекулы газов находятся друг от друга на расстояниях, больших, чем молекулы твёрдых тел, и значительно реже сталкиваются. Поэтому и передача энергии от одних молекул к другим в газах происходит не столь интенсивно, как в твёрдых телах. Теплопроводность жидкости занимает промежуточное положение между теплопроводностью газов и твёрдых тел.

4. Как известно, газы и жидкости плохо проводят теплоту. В то же время от батарей парового отопления нагревается воздух. Это происходит благодаря такому виду теплопроводности, как конвекция.

Если на дно колбы с водой аккуратно через трубочку опустить кристаллик марганцево-кислого калия и нагревать колбу снизу так, чтобы пламя касалось её в том месте, где лежит кристаллик, то можно увидеть, как со дна колбы будут подниматься окрашенные струйки воды. Достигнув верхних слоёв воды, эти струйки начнут опускаться.

Объясняется это явление так. Нижний слой воды нагревается от пламени спиртовки. Нагреваясь, вода расширяется, её объём увеличивается, а плотность соответственно уменьшается. На этот слой воды действует архимедова сила, которая выталкивает нагретый слой жидкости вверх.

Его место занимает опустившийся вниз холодный слой воды, который, в свою очередь, нагреваясь, перемещается вверх и т.д. Следовательно, энергия в данном случае переносится поднимающимися потоками жидкости (рис. 69).

Подобным образом осуществляется теплопередача и в газах. Если вертушку, сделанную из бумаги, поместить над источником тепла (рис. 70), то вертушка начнёт вращаться. Это происходит потому, что нагретые менее плотные слои воздуха под действием выталкивающей силы поднимаются вверх, а более холодные движутся вниз и занимают их место, что и приводит к вращению вертушки.

Теплопередача, которая осуществляется в этом опыте и в опыте, изображенном на рисунках 69, 70, называется конвекцией.

Конвекция — вид теплопередачи, при котором энергия передаётся слоями жидкости или газа.

Конвекция связана с переносом вещества, поэтому она может осуществляться только в жидкостях и газах; в твёрдых телах конвекция не происходит.

5. Третий вид теплопередачи — излучение. Если поднести руку к спирали электроплитки, включённой в сеть, к горящей электрической лампочке, к нагретому утюгу, к батарее отопления и т.п., то можно явно ощутить тепло.

Если закрепить металлическую коробочку (теплоприёмник), одна сторона которой блестящая, а другая чёрная, в штативе, соединить коробочку с манометром, а затем налить в сосуд, у которого одна поверхность белая, а другая чёрная, кипяток, то, повернув сосуд к чёрной стороне теплоприёмника сначала белой стороной, а затем чёрной, можно заметить, что уровень жидкости в колене манометра, соединённом с теплоприёмником, понизится. При этом он сильнее понизится, когда сосуд обращён к теплоприёмнику чёрной стороной (рис. 71).

Понижение уровня жидкости в манометре происходит потому, что воздух в теплоприёмнике расширяется, это возможно при нагревании воздуха. Следовательно, воздух получает от сосуда с горячей водой энергию, нагревается и расширяется. Поскольку воздух обладает плохой теплопроводностью и конвекция в данном случае не происходит, т.к. плитка и теплоприёмник располагаются на одном уровне, то остаётся признать, что сосуд с горячей водой излучает энергию.

Опыт также показывает, что чёрная поверхность сосуда излучает больше энергии, чем белая. Об этом свидетельствует разный уровень жидкости в колене манометра, соединённом с теплоприёмником.

Чёрная поверхность не только излучает больше энергии, но и больше поглощает. Это можно также доказать экспериментально, если поднести включённую в сеть электроплитку сначала к блестящей стороне тенлоприёмника, а затем к чёрной. Во втором случае жидкость в колене манометра, соединённом с теплоприёмником, опустится ниже, чем в первом.

Таким образом, чёрные тела хорошо поглощают и излучают энергию, а белые или блестящие плохо испускают и плохо поглощают её. Они хорошо энергию отражают. Поэтому понятно, почему летом носят светлую одежду, почему дома на юге предпочитают красить в белый цвет.

Путём излучения энергия передаётся от Солнца к Земле. Поскольку пространство между Солнцем и Землёй представляет собой вакуум (высота атмосферы Земли много меньше расстояния от неё до Солнца), то энергия не может передаваться ни путём конвекции, ни путём теплопроводности. Таким образом, для передачи энергии путём излучения не требуется наличия какой-либо среды, эта теплопередача может осуществляться и в вакууме.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. В твёрдых телах теплопередача может осуществляться путём

1) конвекции
2) излучения и конвекции
3) теплопроводности
4) конвекции и теплопроводности

2. Теплопередача путём конвекции может происходить

1) только в газах
2) только в жидкостях
3) только в газах и жидкостях
4) в газах, жидкостях и твёрдых телах

3. Каким способом можно осуществить теплопередачу между телами, разделёнными безвоздушным пространством?

1) только с помощью теплопроводности
2) только с помощью конвекции
3) только с помощью излучения
4) всеми тремя способами

4. Благодаря каким видам теплопередачи в ясный летний день нагревается вода в водоёмах?

1) только теплопроводность
2) только конвекция
3) излучение и теплопроводность
4) конвекция и теплопроводность

5. Какой вид теплопередачи не сопровождается переносом вещества?

1) только теплопроводность
2) только конвекция
3) только излучение
4) только теплопроводность и излучение

6. Какой(-ие) из видов теплопередачи сопровождается(-ются) переносом вещества?

1) только теплопроводность
2) конвекция и теплопроводность
3) излучение и теплопроводность
4) только конвекция

7. В таблице приведены значения коэффициента, который характеризует скорость процесса теплопроводности вещества, для некоторых строительных материалов.

В условиях холодной зимы наименьшего дополнительного утепления при равной толщине стен требует дом из

1) газобетона
2) железобетона
3) силикатного кирпича
4) дерева

8. Стоящие на столе металлическую и пластмассовую кружки одинаковой вместимости одновременно заполнили горячей водой одинаковой температуры. В какой кружке быстрее остынет вода?

1) в металлической
2) в пластмассовой
3) одновременно
4) скорость остывания воды зависит от её температуры

9. Открытый сосуд заполнен водой. На каком рисунке правильно изображено направление конвекционных потоков при приведённой схеме нагревания?

10. Воду равной массы нагрели до одинаковой температуры и налили в две кастрюли, которые закрыли крышками и поставили в холодное место. Кастрюли совершенно одинаковы, кроме цвета внешней поверхности: одна из них чёрная, другая блестящая. Что произойдёт с температурой воды в кастрюлях через некоторое время, пока вода не остыла окончательно?

1) Температура воды не изменится ни в той, ни в другой кастрюле.
2) Температура воды понизится и в той, и в другой кастрюле на одно и то же число градусов.
3) Температура воды в блестящей кастрюле станет ниже, чем в чёрной.
4) Температура воды в чёрной кастрюле станет ниже, чем в блестящей.

11. Учитель провёл следующий опыт. Раскалённая плитка (1) размещалась напротив полой цилиндрической закрытой коробки (2), соединённой резиновой трубкой с коленом U-образного манометра (3). Первоначально жидкость в коленах находилась на одном уровне. Через некоторое время уровни жидкости в манометре изменились (см. рисунок).

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.

1) Передача энергии от плитки к коробке осуществлялась преимущественно за счёт излучения.
2) Передача энергии от плитки к коробке осуществлялась преимущественно за счёт конвекции.
3) В процессе передачи энергии давление воздуха в коробке увеличивалось.
4) Поверхности чёрного матового цвета по сравнению со светлыми блестящими поверхностями лучше поглощают энергию.
5) Разность уровней жидкости в коленах манометра зависит от температуры плитки.

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Внутреннюю энергию тела можно изменить только в процессе теплопередачи.
2) Внутренняя энергия тела равна сумме кинетической энергии движения молекул тела и потенциальной энергии их взаимодействия.
3) В процессе теплопроводности осуществляется передача энергии от одних частей тела к другим.
4) Нагревание воздуха в комнате от батарей парового отопления происходит, главным образом, благодаря излучению.
5) Стекло обладает лучшей теплопроводностью, чем металл.

Ответы

Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение

3.5 (69.17%) 24 votes

Теплообмен

Теплообмен — это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.
Теплообмен всегда происходит в определенном направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой.
Когда температуры тел выравниваются, теплообмен прекращается.
Теплообмен может осуществляться тремя способами:

  1. теплопроводностью
  2. конвекцией
  3. излучением

Теплопроводность

Теплопроводность — явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте.
Наибольшей теплопроводностью обладают металлы — она у них в сотни раз больше, чем у воды. Исключением являются ртуть и свинец, но и здесь теплопроводность в десятки раз больше, чем у воды.
При опускании металлической спицы в стакан с горячей водой очень скоро конец спицы становился тоже горячим. Следовательно, внутренняя энергия, как и любой вид энергии, может быть передана от одних тел к другим. Внутренняя энергия может передаваться и от одной части тела к другой. Так, например, если один конец гвоздя нагреть в пламени, то другой его конец, находящийся в руке, постепенно нагреется и будет жечь руку.
Нагревание кастрюли на электрической плитке происходит через теплопроводность.
Изучим это явление, проделав ряд опытов с твердыми телами, жидкостью и газом.
Внесем в огонь конец деревянной палки. Он воспламенится. Другой конец палки, находящийся снаружи, будет холодным. Значит, дерево обладает плохой теплопроводностью.
Поднесем к пламени спиртовки конец тонкой стеклянной палочки. Через некоторое время он нагреется, другой же конец, останется холодным. Следовательно, и стекло имеет плохую теплопроводность.
Если же мы будем нагревать в пламени конец металлического стержня, то очень скоро весь стержень сильно нагреется. Удержать его в руках мы уже не сможем.
Значит, металлы хорошо проводят тепло, т. е. имеют большую теплопроводность. Наибольшей теплопроводностью обладают серебро и медь.
Теплопроводность у различных веществ различна.
Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство). Объясняется это тем, что теплопроводность — это перенос энергии от одной части тела к другой, который происходит при взаимодействии молекул или других частиц. В пространстве, где нет частиц, теплопроводность осуществляться не может.
Если возникает необходимость предохранить тело от охлаждения или нагревания, то применяют вещества с малой теплопроводностью. Так, для кастрюль, сковородок ручки из пластмассы. Дома строят из бревен или кирпича, обладающих плохой теплопроводностью, а значит, предохраняют от охлаждения.

Конвекция

Конвекция — это процесс теплопередачи, осуществляемый путем переноса энергии потоками жидкости или газа.
Пример явления конвекции: небольшая бумажная вертушка, поставленная над пламенем свечи или электрической лампочкой, под действием поднимающегося нагретого воздуха начинает вращаться. Это явление можно объяснить таким образом. Воздух, соприкасаясь с теплой лампой, нагревается, расширяется и становится менее плотным, чем окружающий его холодный воздух. Сила Архимеда, действующая на теплый воздух со стороны холодного снизу вверх, больше, чем сила тяжести, которая действует на теплый воздух. В результате нагретый воздух «всплывает», поднимается вверх, а его место занимает холодный воздух.
При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости.
Различают два вида конвекции:

  • естественная (или свободная)
Возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, наоборот, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется.
Наблюдается при перемешивании жидкости мешалкой, ложкой, насосом и т. д.
Для того, чтобы в жидкостях и газах происходила конвекция, необходимо их нагревать снизу.
Конвекция в твердых телах происходить не может.

Излучение

Излучение — электромагнитное излучение, испускаемое за счет внутренней энергии веществом, находящимся при определенной температуре.
Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно черного тела, описывается законом Стефана — Больцмана.
Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа.
Передача энергии излучением отличается от других видов теплопередачи: она может осуществляться в полном вакууме.
Излучают энергию все тела: и сильно нагретые, и слабо, например тело человека, печь, электрическая лампочка и др. Но чем выше температура тела, тем больше энергии передает оно путем излучения. При этом энергия частично поглощается этими телами, а частично отражается. При поглощении энергии тела нагреваются по-разному, в зависимости от состояния поверхности.
Тела с темной поверхностью лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность. В то же время тела с темной поверхностью охлаждаются быстрее путем излучения, чем тела со светлой поверхностью. Например, в светлом чайнике горячая вода дольше сохраняет высокую температуру, чем в темном.


Другие заметки по физике

Радиация бывает разной. Откуда она берется и нужно ли пить алкоголь после флюорографии?

Радиация бывает разная

Радиацией ученые называют разные вещи, среди которых та самая, рукотворная и смертоносная, не столь уж заметна. В широком смысле радиация — это любое излучение, включая почти безобидный солнечный свет. Например, метеорологи употребляют термин «солнечная радиация» для оценки количества тепла, которое получает поверхность нашей планеты.

Часто радиацию отождествляют с ионизирующим излучением, то есть лучами или частицами, способными оторвать от атомов и молекул электроны. Именно ионизирующее излучение повреждает живые клетки, вызывает поломки ДНК. Это та самая радиация, но она далеко не всегда рукотворна.

Если излучение не ионизирующее, оно все равно может быть вредным. Как гласит поговорка астрономов, посмотреть на Солнце в телескоп без фильтра можно всего два раза: правым и левым глазом. Тепловое излучение вызывает ожоги, а пагубный эффект СВЧ известен всем, кто неправильно рассчитывал время пребывания еды в микроволновке.

Ионизирующее излучение — тоже

Ионизирующее излучение бывает разных видов. Это гамма- и рентгеновские лучи (электромагнитные волны), бета-частицы (электроны и их античастицы, позитроны), альфа-частицы (ядра атомов гелия), нейтроны и просто осколки ядер, летящие с огромной скоростью, достаточной для ионизации вещества.

Некоторые виды радиации (далее в тексте она будет синонимом «ионизирующего излучения») — альфа-частицы, к примеру — задерживает фольга или даже бумага. Другие, нейтроны, поглощаются веществами, богатыми атомами водорода: водой или парафином. А для защиты от гамма-лучей и рентгена оптимален свинец. Поэтому ядерные реакторы защищают многослойной оболочкой, которая рассчитана на разные виды излучения.

Источников радиации много

Большая часть ионизирующего излучения возникает при распаде ядер нестабильных (радиоактивных) атомов. Второй источник — реакции уже не распада, а слияния атомов, термоядерные. Они идут в недрах звезд, включая Солнце. За пределами атмосферы Земли и ее магнитного поля солнечное излучение включает в себя не только свет и тепло, но также рентгеновские лучи, жесткий ультрафиолет и разогнанные до внушительной скорости протоны.

На эту тему

Протоны наиболее опасны для оказавшихся в дальнем космосе. В год повышенной солнечной активности попадание под пучок протонов даст смертельную дозу облучения за считаные минуты. Это примерно соответствует фону вблизи разрушенного реактора Чернобыльской АЭС.

Рентгеновские лучи возникают при движении электронов с ускорением, поэтому их, в отличие от всего остального, можно включить и выключить, направив пучок электронов на металлическую пластинку или заставив тот же пучок колебаться в электромагнитном поле.

Земля и даже бананы радиоактивны

Наша планета тоже радиоактивна. Горные породы, включая гранит и уголь, содержат уран, торий и испускают газ радон (если дом построен на скальных породах и плохо проветривается, то из-за радона у жителей повышается риск заболеть раком легких). Часть вреда от курения связана с полонием-210 в табачном дыме, крайне активным и потому опасным изотопом. Да что там табак — если съесть обычный банан, то каждую секунду в организме будет проходить 15 реакций распада калия-40.

Впрочем, есть бананы не опасно, а уран в граните, радон в воздухе, калий и радиоуглерод в еде, космические лучи — все это составляющие естественного радиационного фона. Природа нашла, как в нем существовать, и та же ДНК имеет мощнейшие механизмы починки.  

Народные средства не помогают от радиации

Известны народные средства, которые якобы помогают «вывести радиацию из организма»: йод и алкоголь. На самом деле йод применяют только в одном случае: когда произошел выброс йода-131, короткоживущего изотопа, который вырабатывается в ядерных реакторах. Препараты с обычным йодом замедляют усвоение радиоактивного. А людям с неправильно работающей щитовидной железой избыток йода может навредить.

Что же касается алкоголя, то достаточно сказать, что в найденных нами протоколах профилактики лучевых поражений он не упоминается вовсе. Да, если послушать армейские байки, спирт работает как лекарство вообще от всего, но в армейских байках иногда и крокодилы летают. Не стоит смешивать фольклористику с биохимией и радиобиологией. Препараты, которые способствуют выводу радионуклидов, существуют, но у них столько побочных эффектов и ограничений, что мы про них специально не будем говорить.

На источник излучения изредка можно наткнуться

Возможно, эти мифы живучи потому, что облучиться можно не только рядом со сломавшимся ядерным реактором или в кабинете врача. Источники излучения иногда забывали в списанных приборах для поиска скрытых дефектов, были зафиксированы случаи потери медицинских источников, а несколько лет назад школьник из Москвы купил на радиорынке рентгеновскую трубку, подключил ее дома и заработал лучевой ожог руки. В Южной Америке случилась еще более вопиющая история. В больнице был потерян светящийся радиоактивный порошок, который местные дети нашли и использовали в качестве грима. Вечеринка закончилась грустно.

Чтобы такого избежать, нужно просто не тащить в дом неизвестные предметы и не разбирать их на части. В конце концов, что такого необходимого для хозяйства можно найти в подвале больницы? А если вы считаете себя опытным исследователем заброшенных пространств, то наверняка слышали, что приличный сталкер оставляет после себя объект в том же виде, в котором застал.

Микроволновки и смартфоны не вредят

Микроволновые печи и смартфоны — источники не той радиации. Энергии микроволн недостаточно для того, чтобы оторвать электроны от ядер атомов. Медики и биологи спорят о том, как СВЧ-излучение в малых дозах может влиять на человеческий организм, но пока результаты скорее обнадеживающие: сопоставление целого ряда разных масштабных исследований указывает на то, что связи между телефонами и злокачественными опухолями нет.

На эту тему

Еще осталось поверье о старых мониторах с электронно-лучевыми трубками (не плоских, как сейчас, а выпуклых). Такие мониторы действительно испускали рентгеновские лучи, но стекло блокировало их достаточно, чтобы человек оставался в безопасности. Другое поверье гласило, что от радиации защищает кактус. Но даже если допустить, что экран и вправду испускает ионизирующее излучение, как кактус, который даже не закрывает дисплей целиком, способен помочь?

Гипотетически пострадать мог кот, улегшись сверху: излучение выходило преимущественно сзади, а не через экран. Если вы не кот и у вас не было привычки греться на мониторе, то лучами от компьютерного дисплея можно было пренебречь. Кстати, считается, что животные могут чувствовать радиацию. Это не совсем так. Ионизирующее излучение при достаточной мощности расщепляет молекулы кислорода в воздухе. В результате появляется специфический запах озона. Некоторые животные с очень чувствительным обонянием могут уловить этот запах, но не саму радиацию.

Радиация ломает технику

Радиация вредна не только для людей и животных. Микросхемы на аппаратах в межпланетном пространстве, где много космических лучей, приходится специально адаптировать для работы в условиях повышенного радиационного фона. Именно из-за этого производительность процессора, скажем, на марсоходе или юпитерианском зонде Juno весьма скромна по земным меркам: за устойчивость к облучению конструкторы расплачиваются габаритами и скоростью работы.

Алексей Тимошенко

Что общего и чем различаются различные виды теплопередачи?

Для теплопроводности необходим контакт тел, между которыми будет происходить теплопередача. При этом температура тел должна быть разной, т. е. они не должны находится в состоянии теплового равновесия.

В основе теплопроводности лежит молекулярный механизм: молекулы с большей кинетической энергией передают ее молекулам с меньшей кинетической энергией. Т. е. более быстрые молекулы толкают более медленные, при этом их скорость выравнивается.

С помощью теплопроводности может происходить передача энергии между частями одного тела.

Теплопроводность вещества как способность проводить тепло зависит от молекулярно-атомного строения вещества. Например, металлы хорошо проводят тепло, а газы – нет, т. к. в последних молекулы находятся далеко друг от друга.

При теплопроводности теплопередача происходит за счет передачи энергии, но не переноса вещества. При конвекции теплопередача осуществляется с помощью переноса вещества.

Поэтому конвекция не может происходить в твердых веществах. Она происходит только в газах и жидкостях. Теплопроводность может происходить и в твердых телах, и в жидкостях, и в газах.

Без частиц вещества теплопроводность и конвекция невозможны. Отличие между ними в том, что при конвекции происходит перемещение больших групп частиц.

Конвекция бывает вынужденной (когда для ее появления действует внешняя сила) и естественной (подчиняющейся физическим законам). Например, нагретый газ легче холодного, поэтому поднимается вверх, – это пример естественной конвекции. Действие ветра или вентилятора создают вынужденную конвекцию.

Теплопередача за счет излучения имеет электромагнитную природу и может происходить в вакууме. Если для теплопроводности необходим контакт тел, для конвекции – перенос вещества между телами, то для теплопередачи путем излучения не требуется ни того, ни другого. Именно излучение как вид теплопередачи доставляет нам энергию от Солнца, за счет которой и «живет» Земля.

Интенсивность излучения зависит от цвета тела, которое излучает или поглощает тепло. Более темные предметы излучают и поглощают энергию посредством излучения больше, чем светлые. Теплопроводность же не зависит от цвета, а зависит от плотности вещества.

Диапазоны излучения и вещество

Хотя в вакууме электромагнитные волны всех частот распространяются одинаково — со скоростью света, их взаимодействие с веществом очень сильно зависит от частоты (а равным образом от длины волны и энергии кванта). По характеру взаимодействия с веществом излучение делят на диапазоны: гамма-излучение, рентген, ультрафиолет, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны, которые вместе образуют электромагнитный спектр. Сами эти диапазоны в свою очередь разделяют на поддиапазоны, причем в науке нет единой устоявшейся традиции такого деления. Тут многое зависит от применяемых технических средств для генерации и регистрации излучения. Поэтому в каждой сфере науки и техники поддиапазоны определяют по-своему, а нередко даже сдвигают границы основных диапазонов.

Видимое излучение

Из всего спектра человеческий глаз способен улавливать излучение только в очень узком диапазоне видимого света. От одного его края до другого частота излучения (а равно длина волны и энергия квантов) меняется менее чем в два раза. Для сравнения самые длинные радиоволны в 1014 раз длиннее видимого излучения, а самые энергичные гамма-кванты — в 1020 энергичнее. Тем не менее, на протяжении многих тысяч лет большую часть информации об окружающем мире люди черпали из диапазона видимого излучения, границы которого определяются свойствами светочувствительных клеток человеческой сетчатки.

Разные длины волн видимого света воспринимаются человеком как разные цвета — от красного до фиолетового. Традиционное деление видимого диапазона спектра на семь цветов радуги является культурной условностью. Никаких четких физических границ между цветами нет. Англичане, например, обычно делят радугу на шесть цветов. Известны и другие варианты. За восприятие всего разнообразия цветов и оттенков видимого света отвечают всего три различных типа рецепторов, которые чувствительны к красному, зеленому и синему цвету. Это позволяет воспроизводить практически любой цвет, смешивая на экране эти три основных цвета.

Для приема видимого света от далеких космических источников используют вогнутые зеркала, которые собирают излучение с большой площади практически в одну точку. Чем крупнее зеркала, тем мощнее телескоп. Зеркала должны изготавливаться с чрезвычайно высокой точностью — отклонения формы поверхности от идеальной не должны превышать десятой доли длины волны — 40 нанометров, то есть 0,04 микрона. И такая точность должна сохраняться при любых поворотах зеркала. Это определяет высокую стоимость больших телескопов. Диаметр зеркал самых крупных оптических инструментов — телескопов Кека на Гавайях — 10 метров.

Хотя атмосфера прозрачна для видимого света (отмечено голубыми стрелками на плакате), она всё же создает серьезные помехи для наблюдений. Даже если забыть про облака, атмосфера немного искривляет лучи света, что снижает четкость изображения. Кроме того, сам воздух рассеивает падающий свет. Днем это голубое свечение, вызванное рассеянным светом Солнца, не позволяет вести астрономические наблюдения, а ночью — рассеянный свет звезд (и в последние десятилетия искусственная засветка неба наружным освещением городов, автомобилями и т. п.) ограничивает видимость самых бледных объектов. Справиться с этими трудностями позволяет вынос телескопов в космос. Телескоп «Хаббл» по земным меркам имеет очень скромные размеры — диаметр 2,24 метра, однако благодаря заатмосферному размещению он позволил сделать множество первоклассных астрономических открытий.

Ультрафиолетовое излучение

С коротковолновой стороны от видимого света располагается ультрафиолетовый диапазон, который делят на ближний и вакуумный. Как и видимый свет, ближний ультрафиолет проходит через атмосферу. Органами чувств человек его не воспринимает, но на коже ближний ультрафиолет вызывает появление загара. Это защитная реакция кожи на определенные химические нарушения под действием ультрафиолета. Чем короче длина волны, тем большие нарушения может вызывать ультрафиолетовое излучение в биологических молекулах. Если бы весь ультрафиолет проходил через атмосферу, жизнь на поверхности Земли была бы невозможна. Однако выше некоторой частоты атмосфера перестает пропускать ультрафиолетовое излучение, поскольку энергии его квантов становится достаточно для разрушения (диссоциации) молекул воздуха. Одним из первых ультрафиолетовый удар принимает на себя озон, за ним следует кислород. Вместе атмосферные газы предохраняют поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, которое называют вакуумным, поскольку оно может распространяться только в пустоте (вакууме). Верхний предел вакуумного ультрафиолета — 200 нм. С этой длины волны начинает поглощать ультрафиолет молекулярный кислород (O2).

Телескопы для ближнего ультрафиолетового излучения строятся по тем же принципам, что и для видимого диапазона. В них тоже используются зеркала, покрытые тонким отражающим металлическим слоем, но изготавливать их надо с еще большей точностью. Ближний ультрафиолет можно наблюдать с Земли, вакуумный — только из космоса.

Рентгеновское излучение

Формальной границы между жестким ультрафиолетовым и рентгеновским излучением нет. К ее определению есть два основных подхода: с одной стороны, к рентгену принято относить излучение, способное вызывать возбуждение атомных ядер — подобно тому, как видимое и инфракрасное излучение возбуждает электронные оболочки атомов и молекул. В этом случае даже жесткий вакуумный ультрафиолет в некоторых случаях может быть отнесен к рентгену. В другом подходе рентгеном считают излучение с длиной волны меньше характерного размера атомов (0,1 нм). Тогда получается, что большую часть мягкого рентгеновского диапазона следует считать сверхжестким ультрафиолетом.

Мягкое рентгеновское излучение еще может отражаться от полированного металла, но только при скользящем падении — под углом менее 1 градуса. Более жесткое излучение приходится концентрировать иными способами. Для задания направления используют узкие трубки, отсекающие кванты, приходящие сбоку, а приемником служит сцинтиллятор, в котором рентгеновские кванты ионизируют атомы, а те, вновь объединяясь с электронами, испускают видимое или ультрафиолетовое излучение, которое регистрируют при помощи фотоэлектронных умножителей. По сути, в телескопах жесткого рентгеновского диапазона ведется подсчет отдельных квантов излучения и уже потом при помощи компьютера формируется изображение.

От рентгена к гамма

Граница, на которой рентгеновский диапазон сменяется гамма-излучением, также условна. Обычно ее связывают с энергией квантов, которые испускаются при ядерных реакциях (или наоборот, могут их вызывать). Другой подход связан с тем, что тепловое излучение не принято относить к гамма-диапазону, как бы ни была высока его энергия. Во Вселенной наблюдаются относительно стабильные макроскопические объекты, разогретые до десятков миллионов градусов — это центральные участки аккреционных дисков вокруг нейтронных звезд и черных дыр. А вот объекты с температурой в миллиарды градусов — например, ядра массивных красных гигантов — практически всегда укрыты непрозрачной оболочкой. Впрочем, нередко даже излучение в их недрах называют не мягким гамма-излучением, а сверхжестким рентгеном. Устойчивых образований с температурой выше десятков миллиардов градусов в современной Вселенной неизвестно. Это дает основание считать, что гамма-излучение всегда генерируется нетепловым путем. Основным механизмом является излучение при столкновении заряженных частиц, разогнанных до околосветовых скоростей мощными электромагнитными полями, например, у нейтронных звезд.

Гамма-излучение

Деление гамма-излучения на поддиапазоны носит еще более условный характер. К сверхвысоким энергиям относят гамма-кванты, генерация которых выходит за пределы возможностей современных технологий. Все источники такого излучения связаны исключительно с космосом. Но поскольку технологиям свойственно развиваться, это определение нельзя назвать четким.

Атмосфера защищает нас и от гамма-излучения. В мягком и жестком поддиапазонах она полностью его поглощает. Кванты диапазона сверхвысоких энергий, сталкиваясь с ядрами атомов в атмосфере, порождают каскады частиц, энергия которых постепенно снижается и рассеивается. Однако первые эшелоны частиц в них движутся быстрее скорости света в воздухе. В таких условиях заряженные частицы порождают так называемое тормозное (черенковское) излучение, в чем-то подобное звуковой ударной волне от сверхзвукового самолета. Ультрафиолетовые и видимые кванты тормозного излучения достигают поверхности Земли, где улавливаются специальными телескопами. Можно сказать, что сама атмосфера становится частью телескопа, и это позволяет наблюдать с Земли гамма-излучение сверхвысоких энергий. Это отмечено на плакате красными стрелками.

Еще более энергичные кванты — ультравысоких энергий — порождают настолько мощные каскады частиц, что они пробивают атмосферу насквозь и достигают поверхности Земли. Их называют широкими атмосферными ливнями (ШАЛ) и регистрируют сцинтилляционными датчиками. Частицы ШАЛ наряду с естественной радиоактивностью земных пород могут повреждать биологические молекулы, в частности ДНК, и вызывать мутации в живых организмах. Тем самым они вносят свой вклад в эволюцию жизни на Земле. Но если бы их интенсивность была заметно выше, это могло бы стать серьезным препятствием для жизни. К счастью, чем выше энергия гамма-квантов, тем реже они встречаются. Самые энергичные кванты с энергией около 1020 эВ приходят примерно раз в сто лет на квадратный километр земной поверхности. Происхождение столь энергичных гамма-квантов пока не вполне ясно. Значительно большей энергией кванты обладать не могут, так как выше некоторого порога они начинают взаимодействовать с реликтовым микроволновым излучением, приводя к рождению заряженных частиц. Иначе говоря, Вселенная непрозрачна для излучения заметно более энергичного, чем 1021–1024 эВ.

Инфракрасное излучение

Отправляясь от видимого света в длинноволновую сторону спектра, мы попадаем в диапазон инфракрасного излучения. Ближнее ИК-излучение физически ничем не отличается от видимого света, за исключением того, что не воспринимается сетчаткой глаза. Его можно регистрировать теми же приборами, в частности, телескопами, что и видимый свет. Человек также ощущает инфракрасное излучение кожей — как тепло. Именно благодаря инфракрасному излучению нам тепло сидеть у костра. Большую часть энергии горения уносит вверх восходящий поток воздуха, на котором мы кипятим воду в котелке, а инфракрасное (и видимое) излучение испускается в стороны молекулами газов, продуктов сгорания и раскаленными частицами угля.

С ростом длины волны атмосфера теряет прозрачность для инфракрасного излучения. Это связано с так называемыми колебательно-вращательными полосами поглощения молекул атмосферных газов. Будучи квантовыми объектами, молекулы не могут вращаться или колебаться произвольным образом, как грузы на пружинке. У каждой молекулы есть свой набор энергий (и, соответственно, частот излучения), которые они могут запасать в форме колебательных и вращательных движений. Однако даже у не самых сложных молекул воздуха набор этих частот столь обширен, что фактически атмосфера поглощает всё излучение в некоторых участках инфракрасного спектра — это так называемые инфракрасные полосы поглощения. Они перемежаются небольшими участками, в которых космическое ИК-излучение достигает поверхности Земли — это так называемые окна прозрачности, которых насчитывается около десятка. Их существование представлено на плакате разрозненными голубыми стрелками в инфракрасном диапазоне. Интересно отметить, что поглощение ИК-излучения почти полностью происходит в нижних слоях атмосферы из-за повышения плотности воздуха у поверхности Земли. Это позволяет вести наблюдения почти во всем инфракрасном диапазоне с аэростатов и высотных самолетов, которые поднимаются в стратосферу.

Деление инфракрасного излучения на поддиапазоны также весьма условно. Граница между ближним и средним инфракрасным излучением проводится примерно в районе абсолютной температуры 300 К, которая характерна для предметов на земной поверхности. Поэтому все они, включая приборы, являются мощными источниками инфракрасного излучения. Чтобы в таких условиях выделить излучение космического источника, аппаратуру приходится охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю, и выносить за пределы атмосферы, которая сама интенсивно светит в среднем ИК-диапазоне — именно за счет этого излучения Земля рассеивает в космос энергию, постоянно поступающую от Солнца. Основной тип приемника излучения в этом диапазоне — болометр, то есть, попросту говоря, маленькое черное тело, поглощающее излучение, соединенное со сверхточным термометром.

Дальний инфракрасный диапазон — один из наиболее сложных, как для генерации, так и для регистрации излучения. В последнее время благодаря разработке особых материалов и сверхбыстродействующей электроники с ним научились достаточно эффективно работать. В технике его часто называют терагерцевым излучением. Сейчас активно идет разработка бесконтактных сканеров для определения химического состава объектов на основе генераторов терагерцевого излучения. Они смогут выявлять пластиковую взрывчатку и наркотики на контрольных пунктах в аэропортах.

В астрономии этот диапазон чаще называют субмиллиметровым излучением. Он интересен тем, что в нем (а также в соседнем с ним микроволновом диапазоне) наблюдается реликтовое излучение Вселенной. До уровня моря субмиллиметровое излучение не доходит, но поглощается оно в основном в самых нижних слоях атмосферы. Поэтому в горах Чили и Мексики на высоте около 5 тысяч метров над уровнем моря сейчас строятся крупные субмиллиметровые телескопы — в Мексике 50-метровый, а в Чили массив из 64 телескопов диаметром 12 метров.

Микроволны и радиоволны

К инфракрасному диапазону примыкает радиоизлучение, которое охватывает весь длинноволновый край электромагнитного спектра. Энергия квантов в радиодиапазоне очень мала. Ее обычно не хватает для существенных изменений в структуре атомов и молекул, но хватает, чтобы взаимодействовать с вращательными уровнями молекул, например, воды. Энергии радиоволн также достаточно для того, чтобы воздействовать на свободные электроны, например, в проводниках. Колебания электромагнитного поля радиоволны вызывают синхронные колебания электронов в антенне, то есть переменный электрический ток.

При высокой интенсивности микроволнового излучения этот ток может вызывать значительный нагрев вещества. Это свойство используется для разогрева продуктов, содержащих воду, в микроволновых печах. Микроволновое излучение также называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. Оно является самым коротковолновым поддиапазоном радиоизлучения с длиной волны от 1 мм до 30 см. СВЧ-излучение проникает в толщу продуктов на глубину до нескольких сантиметров, что обеспечивает прогрев по всему объему, а не только с поверхности, как в случае обработки инфракрасным излучением на гриле. В микроволновом диапазоне также работают все системы сотовых телефонов и локальной радиосвязи, например, протоколы Bluetooth и WiFi, используемые беспроводными электронными устройствами.

Чем больше длина радиоволны, тем меньшую энергию она несет и тем труднее ее зарегистрировать. Для приема антенну, в которой под действием радиоволны возникают электрические колебания, подключают к электрическому контуру. При попадании в резонанс с его собственной частотой колебания усиливаются и их можно зарегистрировать. Чтобы поймать радиоволны, идущие из космоса, применяют зеркала-антенны параболической формы, которые собирают радиоизлучение всей своей площадью и концентрируют его на небольшой антенне. Тем самым повышается чувствительность инструмента.

Большая часть микроволнового излучения (начиная с длины волны 3–5 мм) проходит через атмосферу. То же можно сказать про ультракороткие волны (УКВ), на которых вещают местные телевизионные и радиостанции (в т. ч. FM-станции) и ведется космическая радиосвязь. Излучение их передатчиков регистрируется только в пределах прямой видимости антенн. Окно прозрачности атмосферы в радиодиапазоне (голубые стрелки на плакате) заканчивается примерно на длине волны 10–30 метров.

Более длинные радиоволны отражаются от ионосферы Земли. Это не позволяет наблюдать космические радиоисточники на более длинных волнах, но зато обеспечивает возможность глобальной коротковолновой радиосвязи. Радиоволны в диапазоне от 10 до 100 метров могут огибать всю Землю, многократно отражаясь от ионосферы и поверхности Земли. Правда, их распространение зависит от состояния ионосферы, на которую сильно влияет солнечная активность. Поэтому коротковолновая связь не отличается высоким качеством и надежностью.

Средние и длинные волны также отражаются от ионосферы, но сильнее затухают с расстоянием. Для того чтобы сигнал можно было поймать на расстоянии более тысячи километров, требуются очень мощные передатчики. Сверхдлинные радиоволны, с длиной в сотни и тысячи километров, огибают Землю уже не благодаря ионосфере, а за счет волновых эффектов, которые также позволяют им проникать на некоторую глубину под поверхность океана. Это свойство используется для экстренной связи с боевыми подводными лодками в погруженном состоянии. Другие радиоволны не проходят через морскую воду, которая из-за растворенных в ней солей представляет из себя хороший проводник и поглощает или отражает радиоизлучение.

Никакого теоретического предела для длины радиоволн неизвестно. На практике экспериментально удалось создать и зарегистрировать радиоволну с длиной волны 38 тыс. км (частота 8 Гц).

Далее: Что изображено на плакате

Что нужно знать о радиации

В последние 30 лет разговоры о радиации ведутся постоянно, но не все, на самом деле, понимают, что это такое, почему и как появляется. Портал Ecoidea.by решил помочь читателям разобраться в вопросах, ответы на которые стоит знать каждому, кто говорит или пишет о радиации.

Что представляет собой радиация? Как и в каких дозах она влияет на человека? Можно ли облучиться в повседневной жизни? В этом тексте мы простым языком постарались объяснить основную важную информацию о радиации.

Что такое радиация, как она появляется и как «работает»?

Ядра некоторых атомов химических элементов бывают нестабильными, то есть склонными распадаться. Так происходит, когда в ядре атома нарушен баланс электронов (+) и протонов (-). В нормальном состоянии их в ядре одинаковое количество, поэтому стабильный атом имеет нейтральный заряд. При неустойчивом состоянии атома его «лишние» части (протоны, нейтроны, электроны) самопроизвольно, без внешнего воздействия, выбрасываются из ядра. Оставшийся без излучившейся части атом превращается в другой атом, так как его формула меняется. Соответственно, превращение атома в другой атом значит, что один химический элемент превращается в другой химический элемент. Этот процесс называется радиоактивным распадом, а излучение, которое испускается при этом – радиацией (её ещё называют ионизирующим или радиоактивным излучением). Способность атома химического элемента распадаться с образованием излучения – это радиоактивность.

Пример ядерной реакции: из радона (Rn) самопроизвольно испускается ядро атома гелия (Не). В соответствии с законом сохранения массы и заряда, масса исходного вещества должны быть равна сумме масс элементов, получившихся в результате реакции. Оставшаяся у радона масса атома (верхний индекс) и заряд ядра (нижний индекс) определяют, какой именно элемент получится при этой реакции. Из таблицы Менделеева узнаём, что 84 – заряд ядра полония. Таким образом, выясняем, что радон (Rn) в результате альфа-распада превращается в полоний (Po).

В нашем примере альфа-распада радон-222 будет являться радионуклидом (радиоактивным изотопом) – нестабильной версией химического элемента.

Чаще всего, когда говорят о радиации, имеют в виду именно ионизирующее излучение – способное превращать нейтральные частицы в электрически заряженные. Хотя, например, солнечный свет – это тоже радиация, он – неонизирующее излучение, то есть не способен придать электрический заряд нейтральным частицам. Поэтому под словом «радиация» мы будем иметь в виду только ионизирующее излучение.

Радиация бывает нескольких видов: альфа-, бета- и гамма-излучение. Один радионуклид может испускать сразу несколько видов радиации.

При альфа-распаде (пример такой реакции был дан выше) из ядра атома химического элемента вырывается ядро атома гелия (альфа-частица). При бета-распаде – поток электронов (бета-частиц), которые летят со скоростью, сравнимой со скоростью света. При гамма-излучении ядро испускает электромагнитные волны с частотой большей, чем у рентгеновского излучения. Для того, чтобы ядро излучало гамма-частицы, оно должно быть в возбуждённом состоянии, то есть ему нужно сначала передать энергию. И тогда, переходя в обычное состояние, оно будет излучать поток фотонов (гамма-частиц).

Как происходят разные типы излучения

При излучении альфа-, бета- и гамма-частицы на огромной скорости сталкиваются с материей, проникают в неё, и начинают взаимодействовать с её атомами и молекулами, изменяя их. Энергия излучения передаётся атомам и молекулам материи, превращая их в заряженные частицы – ионы. Когда много радиоактивных частиц попадает в организм, они начинают разрушать его молекулы.

Проникающая способность (её можно в каком-то смысле сравнить с пробивной силой пули) различных видов радиации разная. Альфа-частицы обладают небольшой проникающей способностью и не могут «пробить» даже кожу человека, лист бумаги или одежду. Бета-частицы немного «сильнее», преградой для них может быть тонкий слой металла. Эти преграды поглотят радиоактивные частицы, поэтому вреда человеку не будет. Если, конечно, источник излучения находится снаружи. Попасть в организм человека они могут другими путями: при вдыхании радиоактивной пыли, питье заражённой воды или через поврежденную кожу. Когда частицы попадают внутрь организма, они становятся внутренним источником облучения организма и начинают сильно влиять на клетки.

Когда частицы попадают внутрь организма, они становятся внутренним источником облучения

Альфа- и бета-частицы очень сильно взаимодействуют с веществом, поэтому даже одна альфа-частица при попадании в живой организм может уничтожить или повредить очень много клеток.

От гамма-излучения очень сложно защититься. Оно обладает большой проникающей способностью, буквально пронизывает человека насквозь. Для защиты от него недостаточно простой одежды, медицинских масок и перчаток, для защиты сгодятся только материалы очень высокой плотности, через которые гамма-излучение не пройдёт: свинцовая стена толщиной несколько десятков сантиметров или бетонная стена толщиной несколько метров.

Радиация появилась у нас после Чернобыля?

Нет, она существовала на Земле всегда. Следует знать, что радиация возникает не только при авариях в атомных реакторах или от работающих приборов, которые создали люди (реакторов, ускорителей, рентгеновского оборудования и т.п.). Есть ещё естественная радиация – та, которая существует в природе. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого её рождения, задолго до появления на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли.

Естественная радиация присутствует буквально повсюду. В большинстве своём её источниками являются природные радиоактивные вещества, окружающие нас и находящиеся внутри нас, – около 73 процентов. Примерно 13 процентов связано с медицинскими процедурами (например, рентгеноскопия), а 14 процентов приходит извне в виде космических лучей. Каждый год человек из всех источников получает дозу радиации в размере примерно 3 миллизиверта (мЗв). [1]

Земная радиация обусловлена в основном естественным распадом радиоактивных элементов, присутствующих в земной коре, – это калий-40 и члены двух радиоактивных семейств – урана-238 и тория-232. Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест планеты и зависят от концентрации радионуклидов в земной коре.

Даже человек слегка радиоактивен: в тканях нашего тела одним из главных источников природной радиации являются калий-40 и рубидий-87, причём не существует способа от них избавиться.

То есть облучиться можно, не попадая в чернобыльскую зону?

Да, некоторую дозу можно получить, не выходя из дома. Во-первых, от строительных материалов, во-вторых, от газа радона, в-третьих, от приборов и других самых неожиданных вещей.

Основную дозу радиации современный человек получает в помещениях, ведь за закрытыми дверями мы проводим до 80 процентов времени. Хотя здания защищают от излучений извне, в строительных материалах, из которых они построены, содержится природная радиация.

Так как некоторые стройматериалы помещений делают из природных материалов, они тоже являются источниками излучения и содержат естественные радионуклиды. Эти стройматериалы – кирпич, бетон и дерево. Однако гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит и пемза. Использование промышленных отходов при изготовлении строительных материалов также может увеличить дозовую нагрузку. Сюда можно отнести металлический шлак, зольную пыль (отход сжигания угля) и прочее.

Существенный вклад в облучение человека вносит радон и продукты его распада. Это радиоактивный инертный газ, источник которого – земная кора. Проникая через трещины и щели в фундаменте, полу и стенах, радон задерживается в помещениях. Другой источник радона в помещении – это сами строительные материалы (бетон, кирпич и т.д.), содержащие естественные радионуклиды, которые являются источником радона. Радон может поступать в дома также с водой (особенно если она подаётся из артезианских скважин), при сжигании природного газа и т.д. Радон в 7,5 раз тяжелее воздуха. Как следствие, концентрация радона в верхних этажах многоэтажных домов обычно ниже, чем на первом этаже. Основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом, непроветриваемом помещении. Регулярное проветривание может снизить концентрацию радона в несколько раз. При длительном поступлении радона и его продуктов в организм человека многократно возрастает риск возникновения рака легких. [1]

Опасно ли делать рентген и как часто его можно делать?

При рентгенорадиологических процедурах облучают определённые участки или органы человека. Однако дозы от этих процедур несравнимы с последствиями взрыва на ЧАЭС.

Средние значения индивидуальной эффективной дозы за процедуру и в процентах от рекомендуемой годовой эффективной дозы. Данные взяты из нормативных актов, действующих в Российской Федерации [5], [6]

В Беларуси не установлены подобные средние значения, при этом в работе с радиологическими процедурами «используются принципы обоснования назначения радиологических медицинских процедур и оптимизации мер защиты пациентов». [8]

По белорусским нормам, средняя допустимая эффективная доза для населения может составлять 1 мЗв в год и 70 мЗв за период жизни (70 лет). Для персонала, работающего с источниками радиации этот показатель равен 20 мЗв в год, а за период трудовой деятельности (50 лет) – 1 зиверт. Причём эти цифры не включают в себя дозы, создаваемые естественным радиационным и техногенно измененным радиационным фоном, а также дозы, получаемые пациентами при медицинском облучении. [7]

Вреден ли компьютер? Излучает ли он радиацию?

Единственной частью компьютера, в отношении которой можно говорить о радиации, являются мониторы на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). В них рентгеновское излучение возникает на внутренней поверхности стекла экрана ЭЛТ. Дисплеев других типов (жидкокристаллических, плазменных и т.п.) это не касается. Мониторы, наряду с обычными телевизорами на ЭЛТ, можно считать слабым источником. Однако благодаря большой толщине стекла, оно же и поглощает значительную часть излучения. Все современные ЭЛТ выпускаются с условно безопасным уровнем рентгеновского излучения. [2]

Можно ли облучиться от «чернобыльца»?

Нет. После облучения человек не становится радиоактивным объектом, не начинает сам излучать радиацию. Это касается и пострадавших от аварии на ЧАЭС, и тех, кто прошёл процедуру флюорографии. Радиацию создают радиоактивные вещества или специально сконструированное оборудование. Сама же радиация, воздействуя на организм, не образует в нём радиоактивных веществ, и не превращает его в новый источник радиации. Таким образом, человек не становится радиоактивным после рентгеновского или флюорографического обследования. Рентгеновский снимок (плёнка) также не несёт в себе радиоактивности. Исключением является ситуация, при которой в организм намеренно вводятся радиоактивные препараты (например, при радиоизотопном обследовании щитовидной железы), и человек на небольшое время становится источником радиации. Однако препараты такого рода специально выбираются так, чтобы быстро терять свою радиоактивность за счёт распада, и интенсивность радиации быстро спадает.

Возможное исключение – человек может перенести радиацию вместе с радиоактивной пылью. На одежде и коже тех, кто когда-либо был в Чернобыле (это касается как эвакуированных, так и ликвидаторов аварии, а также тех, кто ездил в зону отчуждения после катастрофы), могла осесть радиоактивная пыль. Тогда некоторая часть такой радиоактивной «грязи» вместе с обычной грязью может быть передана при контакте другому человеку. В отличие от болезни, которая, передаваясь от человека к человеку, воспроизводит свою вредоносную силу и даже может привести к эпидемии, передача грязи приводит к её быстрому разбавлению до безопасных пределов. Но если человек прошёл процедуру дезактивации, радиация от него не исходит. Кроме того, невозможно представить себе человека, который в течение многих лет является мощным источником радиации и при этом сам не подвержен ее влиянию. [2]

Когда исчезнет радиация, выброшенная на Чернобыле?

Из разрушенного реактора в течение первых десяти дней после аварии было выброшено более 40 видов радионуклидов. Здоровью человека больше всего угрожали йод-131, цезий-137, стронций-90, а также плутоний-241 и его продукты распада.

Однажды попав в окружающую среду, радиация будет существовать там до тех пор, пока не произойдёт полный распад радиоактивного элемента. Скорость «разложения» элемента характеризуют периодом полураспада – это время, за которое распадается в среднем половина имеющихся радионуклидов. Но это не значит, что если радиоактивное вещество имеет период полураспада час, то через час распадётся его первая половина, а ещё через час – вторая, и это вещество распадётся полностью. Это означает, что через час его количество станет меньше первоначального в два раза, через два часа – в четыре, через три часа – в восемь раз и т.д.

В такой же пропорции будет уменьшаться и радиация, излучаемая этим веществом. У каждого радионуклида есть свой «запас» радиации. Одни изотопы выбрасывают его всего за несколько дней, примерно как пулемётчик разряжает обойму за один подход и затем выходит из игры. Другие излучают несильно, но на протяжении долгого времени – то есть тратят свою «обойму» понемногу, поэтому её хватает на долгое время. К примеру, период полураспада «чернобыльского» йода-131 – восемь суток, цезия-137 – 30 лет. Полураспад плутония-241 происходит за 14 лет, но в процессе образуется радиоактивный америций-241, период полураспада которого составляет 432 года. [3] Опаснее всего изотопы, у которых период полураспада меньше, потому что их поражающая сила больше. На пути пулемётчика лучше не стоять.

Биккерели, зиверты, герцы. В этом всём измеряется радиация?

Есть ещё кюри и рентген. Но они несут разный смысл.

Активность (число распадов в секунду) радиоактивных веществ измеряется в беккерелях (Бк) и кюри (Ки). 1 Бк = 1 распад в секунду. Так как это очень маленькая величина, чаще используются мега-, гига-, тера- и петабеккерели. 1 Ки – столько распадов ежесекундно происходит в одном грамме чистого радия – того самого, который впервые выделила Мария Склодовская-Кюри. 1 Ки = 37 миллиардов Бк.

Радиоактивность почвы и продуктов питания также измеряется в Беккерелях (Бк) и Кюри (Ки). Для продуктов питания активность указывается на килограмм, а для поверхности земли – на единицу площади.

Облучение, которое получили люди, живущие на загрязнённой территории, измеряется в Зивертах (Зв). Иногда используют также бэр (биологический эквивалент рентгена), но эта единица измерения считается устаревшей. 100 бэр = 1 Зв; 1 мбэр = 0,01 миллиЗиверт.

Уровень радиационного фона (он же мощность экспозиционной дозы или интенсивность облучения) измеряют в зивертах в секунду (Зв/с) или рентген в секунду (Р/с). Один Р/с или один Зв/с, это очень много, поэтому используют понижающие приставки: милли- и микро-.

Доза излучения, поглощённая веществом, измеряется в Греях (Гр) или радах. 1 Гр = 1 Дж/кг (один джоуль поглощенной энергии на килограмм массы). 1 Гр = 100 рад.

Единицы измерения, связанные с радиацией

Как мне узнать уровень радиации в моём городе? И какой радиационный фон – нормальный?

Актуальную информацию можно найти на сайте Республиканского центра по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды (Гидромет). Именно эта организация следит за радиационной обстановкой в стране. По всей Беларуси расположено 45 стационарных точек контроля, за показателями которых специалисты Гидромета следят круглые сутки. Кроме того, автоматически отслеживается фон ещё в четырёх точках – в зонах влияния всех АЭС, которые находятся недалеко от границ Беларуси: Смоленской в России, Чернобыльской и Ровенской в Украине и Игналинской в Литве.

Обо всех изменениях в фоне специалисты узнают максимум через 10 минут после их появления. Если произойдут значительные изменения, Гидромет доложит от этом в МЧС, и уже это ведомство будет сообщать населению, как поступать в сложившейся ситуации.

Например, по состоянию на 18 января 2017 года мощность дозы гамма-излучения в Минске составляет 0,10 мкЗв/ч. Повышенный уровень мощности дозы гамма-излучения, как и прежде, отмечаются в Брагине и Славгороде, которые находятся в зонах радиоактивного загрязнения. В Брагине – 0,43 мкЗв/ч, в Славгороде – 0,18 мкЗв/ч. [4]

Для конкретной местности не существует «нормального фона» как постоянной характеристики. Его нельзя получить как результат небольшого числа измерений. В любом месте, даже для неосвоенных территорий, где не ступала нога человека, радиационный фон изменяется от точки к точке, а также в каждой конкретной точке со временем. Эти колебания фона могут быть весьма значительными. В обжитых местах дополнительно накладываются факторы деятельности предприятий, работы транспорта и т.д. Например, на аэродромах, благодаря высококачественному бетонному покрытию с гранитным щебнем, фон, как правило, выше, чем на прилегающей местности. Измерения радиационного фона в Минске позволяют указать типичные значение фона на улице (открытой местности) – 0,08–0,12 мкЗв/час, в помещении – 0,15–0,2 мкЗв/час. [3]

Поможет ли дозиметр подстраховаться?

Многие пользуются бытовыми дозиметрами, чтобы определить, где не стоит собирать грибы, или чтобы иметь независимые данные в случае чрезвычайной ситуации. Однако бытовые дозиметры могут давать неверные данные, ведь достоверность измерения зависит от качества прибора, а бытовые дозиметры часто грешат как раз невысоким качеством.

Важно помнить, что дозиметр измеряет мощность дозы ионизирующего излучения непосредственно в том месте, где он находится – в руках человека, на грунте и т.д. Почти бесполезно пытаться измерять радиоактивность продуктов питания или стройматериалов с помощью бытового дозиметра. Для них нужно измерять не мощность дозы, а содержание радионуклидов, а дозиметр принципиально не позволяет измерять этот параметр. [2]

В разговорной речи дозиметром также называют радиометр – прибор для измерения активности радионуклида в источнике или образце (в объёме жидкости, газа, аэрозоля, на загрязненных поверхностях).

 

Источники информации, использованные в материале:

  1. Брошюра «Что необходимо знать каждому о радиации»;
  2. Раздел «Часто задаваемые вопросы» сайта Республиканского центра по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь;
  3. Статья Википедии «Изотопы америция»;
  4. Раздел «Радиационная обстановка в Беларуси на сегодня» сайта Республиканского центра по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь;
  5. Методические рекомендации по обеспечению радиационной безопасности» «Заполнение форм федерального государственного статистическогонаблюдения № 2-ДОЗ» от 16.02.2007 N 0100/1659-07-26;
  6. Постановление Главного государственного врача № 11 от 21.04.2006 «Об ограничении облучения населения при проведении рентгенорадиологических медицинских исследований»;
  7. Закон Республики Беларусь «О радиационной безопасности населения» от 5 января 1998 года № 122-З;
  8. Нормы радиационной безопасности (НРБ-2000).

   

Основы радиации | Агентство по охране окружающей среды США

Радиация — это энергия. Он может происходить из нестабильных атомов, подвергающихся радиоактивному распаду, или он может быть произведен машинами. Излучение распространяется от своего источника в виде энергетических волн или заряженных частиц. Есть разные формы излучения, и они имеют разные свойства и эффекты.

На этой странице:


Неионизирующие и ионизирующие излучения

Есть два вида излучения: неионизирующее излучение и ионизирующее излучение.

Неионизирующее излучение имеет достаточно энергии, чтобы перемещать атомы в молекуле или заставлять их колебаться, но не достаточно, чтобы удалить электроны из атомов. Примерами этого вида излучения являются радиоволны, видимый свет и микроволны.

Ионизирующее излучение обладает такой большой энергией, что может выбивать электроны из атомов — процесс, известный как ионизация. Ионизирующее излучение может влиять на атомы в живых существах, поэтому оно представляет опасность для здоровья, повреждая ткани и ДНК в генах. Ионизирующее излучение исходит от рентгеновских аппаратов, космических частиц из космоса и радиоактивных элементов.Радиоактивные элементы испускают ионизирующее излучение, поскольку их атомы подвергаются радиоактивному распаду.

Радиоактивный распад — это излучение энергии в форме ионизирующего излучения. Ионизирующее излучение. Излучение с такой большой энергией, что оно может выбивать электроны из атомов. Ионизирующее излучение может влиять на атомы в живых существах, поэтому оно представляет опасность для здоровья, повреждая ткани и ДНК в генах. Ионизирующее излучение, которое испускается, может включать альфа-частицы альфа-частицы Форма ионизирующего излучения твердых частиц, состоящая из двух нейтронов и два протона.Альфа-частицы не представляют прямой или внешней радиационной угрозы; однако они могут представлять серьезную угрозу для здоровья при проглатывании или вдыхании., бета-частицы бета-частицы Форма ионизирующего излучения твердых частиц, состоящая из небольших, быстро движущихся частиц. Некоторые бета-частицы способны проникать через кожу и вызывать такие повреждения, как ожоги кожи. Бета-излучатели наиболее опасны при вдыхании или проглатывании. и / или гамма-лучи гамма-лучи Форма ионизирующего излучения, состоящая из невесомых пакетов энергии, называемых фотонами.Гамма-лучи могут полностью проходить через человеческое тело; при прохождении через них они могут вызывать повреждение тканей и ДНК. Радиоактивный распад происходит в нестабильных атомах, называемых радионуклидами.

Электромагнитный спектр

Энергия излучения, показанного в спектре ниже, увеличивается слева направо по мере увеличения частоты.

Миссия

EPA в области радиационной защиты заключается в защите здоровья человека и окружающей среды от ионизирующего излучения, которое возникает в результате использования человеком радиоактивных элементов.Другие агентства регулируют неионизирующее излучение, испускаемое электрическими устройствами, такими как радиопередатчики или сотовые телефоны (см. Ресурсы излучения за пределами EPA).

Виды ионизирующего излучения

Альфа-частицы

Альфа-частицы (α) заряжены положительно и состоят из двух протонов и двух нейтронов ядра атома. Альфа-частицы образуются в результате распада самых тяжелых радиоактивных элементов, таких как уран, радий и полоний.Хотя альфа-частицы очень энергичны, они настолько тяжелы, что расходуют свою энергию на короткие расстояния и не могут улететь очень далеко от атома.

Воздействие на здоровье альфа-частиц во многом зависит от того, как человек подвергается воздействию. Альфа-частицам не хватает энергии, чтобы проникнуть даже через внешний слой кожи, поэтому их воздействие на внешнюю поверхность тела не является серьезной проблемой. Однако внутри тела они могут быть очень вредными. При вдыхании, проглатывании или попадании альфа-излучателей в организм через порез альфа-частицы могут повредить чувствительную живую ткань.То, как эти большие и тяжелые частицы наносят ущерб, делает их более опасными, чем другие виды излучения. Ионизации, которые они вызывают, очень близки друг к другу — они могут высвободить всю свою энергию в нескольких клетках. Это приводит к более серьезным повреждениям клеток и ДНК.

Бета-частицы

Бета-частицы (β) — это маленькие, быстро движущиеся частицы с отрицательным электрическим зарядом, которые испускаются ядром атома во время радиоактивного распада. Эти частицы испускаются некоторыми нестабильными атомами, такими как водород-3 (тритий), углерод-14 и стронций-90.

Бета-частицы обладают большей проникающей способностью, чем альфа-частицы, но менее опасны для живых тканей и ДНК, поскольку производимые ими ионизации расположены на более широких расстояниях. В воздухе они распространяются дальше, чем альфа-частицы, но могут быть остановлены слоем одежды или тонким слоем вещества, такого как алюминий. Некоторые бета-частицы способны проникать через кожу и вызывать такие повреждения, как ожоги кожи. Однако, как и в случае с альфа-излучателями, бета-излучатели наиболее опасны при вдыхании или проглатывании.

Гамма-лучи

Гамма-лучи (γ) — это невесомые пакеты энергии, называемые фотонами. В отличие от альфа- и бета-частиц, которые обладают как энергией, так и массой, гамма-лучи представляют собой чистую энергию. Гамма-лучи похожи на видимый свет, но имеют гораздо более высокую энергию. Гамма-лучи часто испускаются вместе с альфа- или бета-частицами во время радиоактивного распада.

Гамма-лучи представляют опасность для всего тела. Они могут легко преодолевать барьеры, которые могут задерживать альфа- и бета-частицы, такие как кожа и одежда.Гамма-лучи обладают такой проникающей способностью, что может потребоваться несколько дюймов плотного материала, такого как свинец, или даже несколько футов бетона, чтобы остановить их. Гамма-лучи могут полностью проходить через человеческое тело; Проходя через них, они могут вызвать ионизацию, которая повреждает ткани и ДНК.

Рентгеновские снимки

Из-за того, что они используются в медицине, почти каждый слышал о рентгеновских лучах. Рентгеновские лучи похожи на гамма-лучи в том, что они представляют собой фотоны чистой энергии. Рентгеновские лучи и гамма-лучи имеют одинаковые основные свойства, но исходят из разных частей атома.Рентгеновские лучи излучаются процессами за пределами ядра, но гамма-лучи возникают внутри ядра. Они также обычно имеют меньшую энергию и, следовательно, менее проникающие, чем гамма-лучи. Рентгеновские лучи могут производиться естественным путем или с помощью машин, использующих электричество.

В медицине ежедневно используются буквально тысячи рентгеновских аппаратов. Компьютерная томография, широко известная как компьютерная томография или компьютерная томография, использует специальное рентгеновское оборудование для получения подробных изображений костей и мягких тканей тела. Медицинские рентгеновские лучи — самый крупный источник антропогенного облучения.Узнайте больше об источниках и дозах излучения. Рентгеновские лучи также используются в промышленности для инспекций и контроля процессов.

Периодическая таблица

Элементы периодической таблицы могут принимать разные формы. Некоторые из этих форм стабильны; другие формы нестабильны. Как правило, наиболее устойчивая форма элемента является наиболее распространенной в природе. Однако все элементы имеют нестабильную форму. Неустойчивые формы излучают ионизирующее излучение и радиоактивны. Некоторые элементы, не имеющие стабильной формы, всегда радиоактивны, например уран.Элементы, излучающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

радиации в повседневной жизни | МАГАТЭ

»Типы излучения | Доза излучения | Радиационная защита | На каком уровне радиация опасна? | Риски и выгоды

Радиоактивность — это часть нашей земли — она ​​существовала всегда. Естественные радиоактивные материалы присутствуют в его коре, полу и стенах наших домов, школ или офисов, а также в пище, которую мы едим и пьем.В воздухе, которым мы дышим, есть радиоактивные газы. Наши собственные тела — мышцы, кости и ткани — содержат естественные радиоактивные элементы.

Человек всегда подвергался воздействию естественной радиации, исходящей как от земли, так и извне. Излучение, которое мы получаем из космоса, называется космическим излучением или космическими лучами.

Мы также получаем облучение от антропогенного излучения, такого как рентгеновские лучи, излучение, используемое для диагностики заболеваний и лечения рака. Осадки в результате испытаний ядерных взрывных устройств и небольшие количества радиоактивных материалов, выбрасываемых в окружающую среду из угольных и атомных электростанций, также являются источниками радиационного воздействия на человека.

Радиоактивность — это термин, используемый для описания распада атомов. Атом можно охарактеризовать числом протонов в ядре. Некоторые природные элементы нестабильны. Поэтому их ядра распадаются или распадаются, высвобождая энергию в виде излучения. Это физическое явление называется радиоактивностью, а радиоактивные атомы — ядрами. Радиоактивный распад выражается в единицах, называемых беккерелями. Один беккерель равен одному распаду в секунду.

Радионуклиды распадаются с характерной скоростью, которая остается постоянной независимо от внешних воздействий, таких как температура или давление.Время, необходимое для распада или распада половины радионуклидов, называется периодом полураспада. Это различно для каждого радиоэлемента, от долей секунды до миллиардов лет. Например, период полураспада йода 131 составляет восемь дней, а для урана-238, который присутствует в различных количествах во всем мире, он составляет 4,5 миллиарда лет. Калий 40, основной источник радиоактивности в нашем организме, имеет период полураспада 1,42 миллиарда лет.

Виды излучения

Термин «излучение» очень широк и включает такие вещи, как свет и радиоволны.В нашем контексте это относится к «ионизирующему» излучению, что означает, что, поскольку такое излучение проходит через вещество, оно может вызвать его электрический заряд или ионизацию. В живых тканях электрические ионы, производимые излучением, могут влиять на нормальные биологические процессы.

Существуют различные типы излучения, каждый из которых имеет разные характеристики. Обычно говорят о следующих распространенных ионизирующих излучениях:

  • Альфа-излучение состоит из тяжелых положительно заряженных частиц, испускаемых атомами таких элементов, как уран и радий.Альфа-излучение можно полностью остановить с помощью листа бумаги или тонкого поверхностного слоя нашей кожи (эпидермиса). Однако, если альфа-излучающие материалы попадают в организм при дыхании, еде или питье, они могут напрямую обнажить внутренние ткани и, следовательно, могут вызвать биологическое повреждение.
  • Бета-излучение состоит из электронов. Они более проникают, чем альфа-частицы, и могут проходить через 1-2 сантиметра воды. Как правило, лист алюминия толщиной в несколько миллиметров останавливает бета-излучение.
  • Гамма-лучи — это электромагнитное излучение, подобное рентгеновскому, свету и радиоволнам. Гамма-лучи, в зависимости от их энергии, могут проходить прямо через тело человека, но их могут остановить толстые стены из бетона или свинца.
  • Нейтроны являются незаряженными частицами и не производят ионизацию напрямую. Но их взаимодействие с атомами материи может вызвать альфа-, бета-, гамма- или рентгеновские лучи, которые затем вызывают ионизацию. Нейтроны проникают внутрь, и их можно остановить только толстыми массами бетона, воды или парафина.

Хотя мы не можем видеть или чувствовать присутствие излучения, его можно обнаружить и измерить в самых незначительных количествах с помощью довольно простых приборов для измерения излучения.

Доза излучения

Солнечный свет кажется теплым, потому что наше тело поглощает содержащиеся в нем инфракрасные лучи. Но инфракрасные лучи не вызывают ионизацию тканей тела. Напротив, ионизирующее излучение может нарушить нормальное функционирование клеток или даже убить их. Количество энергии, необходимое для того, чтобы вызвать значительные биологические эффекты посредством ионизации, настолько мало, что наши тела не могут чувствовать эту энергию, как в случае инфракрасных лучей, выделяющих тепло.

Биологические эффекты ионизирующего излучения зависят от типа и энергии. Мерилом риска биологического вреда является доза радиации, которую получают ткани. Единицей измерения поглощенной дозы излучения является зиверт (Зв). Поскольку один зиверт представляет собой большое количество, обычно встречающиеся дозы облучения выражаются в миллизивертах (мЗв) или микрозивертах (мкЗв), которые составляют одну тысячную или одну миллионную зиверта. Например, один рентгеновский снимок грудной клетки даст дозу радиации около 0,2 мЗв.

В среднем, наше радиационное облучение от всех естественных источников составляет около 2,4 мЗв в год — хотя эта цифра может варьироваться в зависимости от географического положения на несколько сотен процентов. В домах и зданиях в воздухе есть радиоактивные элементы. Этими радиоактивными элементами являются радон (Радон 222), торон (Радон 220) и продукты распада радия (Радий 226) и торий, присутствующие во многих видах горных пород, других строительных материалах и в почве. Безусловно, самый большой источник естественного радиационного облучения — это разное количество урана и тория в почве по всему миру.

Радиационное воздействие космических лучей сильно зависит от высоты и немного от широты: люди, путешествующие по воздуху, тем самым увеличивают свое воздействие радиации.

Мы подвергаемся воздействию ионизирующего излучения от естественных источников двумя способами:

  • Мы окружены естественными радиоактивными элементами в почве и камнях и залиты космическими лучами, попадающими в атмосферу Земли из космоса.
  • Мы получаем внутреннее облучение от радиоактивных элементов, которые попадают в наш организм через пищу и воду, а также через воздух, которым мы дышим.Кроме того, в нашей крови и костях есть радиоактивные элементы (калий 40, углерод 14, радий 226).

Кроме того, мы подвергаемся воздействию различного количества излучения от таких источников, как стоматологические и другие медицинские рентгеновские лучи, промышленное использование ядерных технологий и другие потребительские товары, такие как наручные часы с подсветкой, ионизационные детекторы дыма и т. Д. Мы также подвергаемся воздействию излучение радиоактивных элементов, содержащихся в осадках от испытаний ядерных взрывчатых веществ, и обычные нормальные выбросы ядерных и угольных электростанций.

Радиационная защита

Давно признано, что большие дозы ионизирующего излучения могут повредить ткани человека. С годами, когда стало больше информации, ученые стали все больше беспокоиться о потенциально разрушительных последствиях воздействия больших доз радиации. Необходимость регулирования воздействия радиации побудила сформировать ряд экспертных органов для рассмотрения того, что необходимо сделать. В 1928 году был учрежден независимый неправительственный экспертный орган в этой области — Международный комитет по защите от рентгеновского излучения и радия.Позже он был переименован в Международную комиссию по радиологической защите (МКРЗ). Его цель — установить основные принципы и дать рекомендации по радиационной защите.

Эти принципы и рекомендации составляют основу национальных правил, регулирующих облучение радиационных работников и населения. Они также были включены Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) в его Основные нормы безопасности для радиационной защиты, опубликованные совместно со Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), Международной организацией труда (МОТ) и Агентством по ядерной энергии ОЭСР (АЯЭ).Эти стандарты используются во всем мире для обеспечения безопасности и радиационной защиты работников, занимающихся радиацией, и населения в целом.

Межправительственный орган был образован в 1955 году Генеральной Ассамблеей Организации Объединенных Наций как Научный комитет ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН). НКДАР ООН направлен на сбор, изучение и распространение информации о наблюдаемых уровнях ионизирующего излучения и радиоактивности (естественной и антропогенной) в окружающей среде, а также о воздействии такого излучения на человека и окружающую среду.

Основные подходы к радиационной защите едины во всем мире. МКРЗ рекомендует, чтобы любое облучение, превышающее естественный радиационный фон, оставалось на разумно достижимом низком уровне, но ниже индивидуальных пределов дозы. Предел индивидуальной дозы для радиационных работников в среднем за 5 лет составляет 100 мЗв, а для населения — 1 мЗв в год. Эти пределы доз были установлены на основе разумного подхода, предполагающего отсутствие пороговой дозы, ниже которой не было бы никакого эффекта.Это означает, что любая дополнительная доза приведет к пропорциональному увеличению вероятности воздействия на здоровье. Эта взаимосвязь еще не установлена ​​в диапазоне низких доз, в котором установлены пределы доз.

В мире есть много областей с высоким естественным фоновым радиационным фоном, где годовая доза облучения, получаемая населением, в несколько раз превышает предельную дозу, установленную МКРЗ для радиационных работников. Число людей, подвергшихся воздействию, слишком мало, чтобы ожидать эпидемиологического усиления каких-либо последствий для здоровья.Тем не менее тот факт, что до сих пор нет доказательств какого-либо увеличения, не означает, что риск полностью игнорируется.

МКРЗ и МАГАТЭ рекомендуют поддерживать индивидуальную дозу на разумно достижимом низком уровне, и следует учитывать присутствие других источников, которые могут вызвать одновременное облучение той же группы населения. Кроме того, следует учитывать допущение к будущим источникам или практике, чтобы общая доза, полученная отдельным представителем населения, не превышала предельно допустимую дозу.

В целом, средняя годовая доза, полученная радиационными работниками, оказывается значительно ниже индивидуальных пределов дозы. Таким образом, надлежащая практика радиационной защиты может привести к низкому уровню радиационного облучения работников.

На каком уровне радиация опасна?

Эффекты радиации в высоких дозах и мощностях доз достаточно хорошо задокументированы. Очень большая доза, доставленная всему телу за короткое время, приведет к смерти человека, подвергшегося воздействию, в течение нескольких дней.Многое можно было узнать, изучив медицинские карты выживших после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Из них мы знаем, что некоторые из последствий воздействия радиации на здоровье не проявляются, пока не будет поглощена определенная довольно большая доза. Однако многие другие эффекты, особенно рак, легко обнаруживаются и чаще возникают у пациентов с умеренными дозами. При более низких дозах и мощностях доз происходит некоторое восстановление клеток и тканей.

Однако при низких дозах радиации все еще существует значительная неопределенность в отношении общих эффектов.Предполагается, что облучение, даже на уровне естественного фона, может повлечь за собой дополнительный риск рака. Однако это еще предстоит установить. Эпидемиологически точно определить риск при низких дозах означало бы наблюдать за миллионами людей как при более высоких, так и при более низких дозах. Такой анализ осложнялся бы отсутствием контрольной группы, которая не подвергалась никакому облучению. Кроме того, в нашей повседневной жизни помимо радиации есть тысячи веществ, которые также могут вызывать рак, включая табачный дым, ультрафиолетовый свет, асбест, некоторые химические красители, грибковые токсины в продуктах питания, вирусы и даже тепло.Только в исключительных случаях можно окончательно установить причину того или иного рака.

Имеются также экспериментальные данные исследований на животных, свидетельствующие о том, что воздействие радиации может вызывать генетические эффекты. Однако исследования выживших в Хиросиме и Нагасаки не дают никаких указаний на это для людей. Опять же, если и были какие-либо наследственные эффекты воздействия радиации низкого уровня, их можно было бы обнаружить только путем тщательного анализа большого объема статистических данных. Более того, их следует отличать от ряда других агентов, которые также могут вызывать генетические нарушения, но чей эффект не может быть признан до тех пор, пока повреждение не будет нанесено (талидомид, однажды прописанный беременным женщинам в качестве транквилизатора, является одним из них). пример).Вполне вероятно, что решение научных дебатов придет не с помощью эпидемиологии, а от понимания механизмов с помощью молекулярной биологии.

При всех накопленных к настоящему времени знаниях о воздействии радиации до сих пор нет однозначного вывода о том, несет ли облучение из-за естественного фона риск для здоровья, даже несмотря на то, что было продемонстрировано облучение на уровне в несколько раз выше.

Риски и выгоды

Все мы сталкиваемся с рисками в повседневной жизни.Устранить их все невозможно, но можно уменьшить. Например, использование угля, нефти и ядерной энергии для производства электроэнергии сопряжено с определенным риском для здоровья, каким бы небольшим он ни был. В целом общество принимает связанный с этим риск, чтобы получить соответствующие выгоды. Любой человек, подвергающийся воздействию канцерогенных загрязнителей, несет определенный риск заболеть раком. В атомной отрасли предпринимаются энергичные попытки снизить такие риски до разумно достижимого минимума.

Радиационная защита служит примером для других дисциплин безопасности в двух уникальных отношениях:

  • Во-первых, есть предположение, что любое повышение уровня радиации выше естественного фона несет в себе определенный риск вреда для здоровья.
  • Во-вторых, он направлен на защиту будущих поколений от действий, проводимых сегодня.

Использование радиационных и ядерных методов в медицине, промышленности, сельском хозяйстве, энергетике и других областях науки и техники принесло огромную пользу обществу.Преимущества медицины в диагностике и лечении с точки зрения спасенных человеческих жизней огромны. Радиация — это ключевой инструмент в лечении некоторых видов рака. Трое из каждых четырех пациентов, госпитализированных в промышленно развитых странах, получают пользу от той или иной формы ядерной медицины. Благоприятное воздействие в других областях аналогично.

Ни одна человеческая деятельность или практика не лишены полностью связанных рисков. Радиацию следует рассматривать с точки зрения того, что польза от нее для человечества менее вредна, чем от многих других агентов.

Типы и источники излучения

Некоторые типы излучения обладают достаточной энергией, чтобы сбивать электроны со своих орбит вокруг атомов, нарушая баланс электронов и протонов и придавая атому положительный заряд. Электрически заряженные молекулы и атомы называются ионами. Излучение, которое может производить ионы, называется ионизирующим излучением.

Существует много видов ионизирующего излучения. Ниже приведены некоторые из них:

Естественный радиационный фон

Радиация всегда присутствовала и повсюду вокруг нас.Жизнь эволюционировала в мире, содержащем значительные уровни ионизирующего излучения. Наши тела адаптированы к этому.

В следующем разделе описаны источники естественного радиационного фона. Для получения информации об уровнях доз от этих источников посетите страницу «Дозы радиации» и информационный бюллетень по естественному фоновому излучению.

Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации (НКДАР ООН) определяет четыре основных источника воздействия естественной радиации на население:

  • космическое излучение
  • земное излучение
  • ингаляция
  • проглатывание
Облучение космическим излучением

Внешняя атмосфера Земли постоянно бомбардируется космическим излучением.Обычно космическое излучение состоит из быстро движущихся частиц, которые существуют в космосе и происходят из различных источников, включая Солнце и другие небесные явления во Вселенной. Космические лучи в основном состоят из протонов, но могут быть и другими частицами или волновой энергией. Некоторое количество ионизирующего излучения проникает в атмосферу Земли и поглощается людьми, что приводит к естественному радиационному облучению.

Дозы от естественных источников излучения различаются в зависимости от местоположения и привычек.Высотные районы получают больше космической радиации. На следующей карте показано, как уровни космической радиации меняются в зависимости от высоты над уровнем моря, долготы и широты в Северной Америке.

Годовая эффективная доза космического излучения вне помещений для Северной Америки (в микрозивертах) Источник: Gratsky et al., 2004
Облучение земной радиацией

Состав земной коры является основным источником естественной радиации. Основной вклад вносят природные месторождения урана, калия и тория, которые в процессе естественного распада выделяют небольшое количество ионизирующего излучения.Уран и торий «повсеместны», что означает, что они встречаются практически повсюду. Следы этих минералов также обнаруживаются в строительных материалах, поэтому воздействие естественной радиации может происходить как в помещении, так и на открытом воздухе.

Вдыхание

Большая часть изменений в воздействии естественной радиации возникает в результате вдыхания радиоактивных газов, которые производятся радиоактивными минералами, обнаруженными в почве и коренных породах. Радон — это бесцветный радиоактивный газ без запаха, который образуется при распаде урана-238.Это инертный газ, что означает, что он не вступает в реакцию с окружающим веществом. Поскольку радон не вступает в реакцию, он может легко перемещаться вверх через землю в атмосферу. Торон — это радиоактивный газ, вырабатываемый торием. Уровни радона и торона значительно различаются в зависимости от местоположения в зависимости от состава почвы и коренных пород. Попав в воздух, эти газы обычно растворяются в атмосфере до безвредного уровня, но иногда они попадают в ловушки и накапливаются внутри зданий, где их вдыхают обитатели.Газ радон представляет опасность для здоровья не только для добытчиков урана, но и для домовладельцев, если он накапливается в доме. В среднем это самый крупный источник естественного радиационного облучения. Более подробную информацию о газе радоне и средствах борьбы с ним можно найти на веб-сайте Министерства здравоохранения Канады.

Воздействие при приеме внутрь

Незначительные количества радиоактивных минералов естественным образом обнаруживаются в продуктах питания и питьевой воде. Например, овощи обычно выращивают в почве и грунтовых водах, содержащих радиоактивные минералы.Попадая в организм, эти минералы вызывают внутреннее воздействие естественной радиации.

Радиоактивные изотопы природного происхождения, такие как калий-40 и углерод-14, обладают теми же химическими и биологическими свойствами, что и их нерадиоактивные изотопы. Эти радиоактивные и нерадиоактивные элементы используются в строительстве и поддержании нашего тела. Природные радиоизотопы постоянно подвергают нас воздействию радиации. В таблице ниже указано количество радиоактивности калия-40, содержащегося примерно в 500 граммах различных пищевых продуктов.Беккерель — это единица радиоактивности, равная одному превращению (распаду) в секунду.

Бразильские орехи также содержат радий-226 (от 19 до 130 Бк на 500 грамм).
Таблица 1: Содержание калия-40 в продуктах питания
Продукты питания Беккерель (Бк) на 500 граммов
Красное мясо 56
Морковь 63
Картофель белый 63
Банан 65
Лимская фасоль 86
Бразильский орех 103

Источник: Справочник по радиационным измерениям и защите , Бродский, А.CRC Press 1978

Человеческое тело также содержит несколько радиоактивных изотопов. В таблице ниже содержится список некоторых изотопов, которые естественным образом содержатся в организме.

Таблица 2: Радиоактивные изотопы в организме (70 кг взрослого)
Изотоп Количество радиоактивности в Бк
Уран 2.3
торий 0,21
Калий-40 4 000
Радий-266 1,1
Углерод-14 3,700
Тритий 23
Полоний-210 40
Искусственные источники излучения
Атмосферные испытания

Атмосферные испытания атомного оружия с конца Второй мировой войны до конца 1980 года выбросили в воздух радиоактивный материал, называемый радиоактивными осадками.Когда радиоактивные осадки упали на землю, они были включены в окружающую среду. Большая часть радиоактивных осадков имела короткий период полураспада и больше не существует, но некоторые продолжают распадаться по сей день. Люди и окружающая среда с каждым годом получают все меньшие и меньшие дозы радиоактивных осадков.

Медицинские источники

Радиация имеет множество применений в медицине. Наиболее широко используются рентгеновские аппараты, которые используют излучение для поиска сломанных костей и диагностики заболеваний.Рентгеновские аппараты регулируются Министерством здравоохранения Канады и властями провинции. Другой пример — ядерная медицина, в которой радиоактивные изотопы используются для диагностики и лечения таких заболеваний, как рак. Эти применения ядерной медицины, а также связанное с ними оборудование регулируются CNSC. CNSC также лицензирует те реакторы и ускорители частиц, которые производят изотопы, предназначенные для медицинского и промышленного применения.

На этом изображении показаны примеры медицинских источников излучения, включая рентгеновские лучи, компьютерную томографию, ядерную медицину и ускоритель частиц, производящий изотопы.
Промышленные источники

Радиация имеет множество промышленных применений, от ядерных датчиков, используемых для строительства дорог, до датчиков плотности, которые измеряют поток материала по трубам на заводах. Он также используется в детекторах дыма и некоторых светящихся в темноте знаках выхода, а также для оценки запасов на нефтяных месторождениях. Излучение также используется для стерилизации, в которой используются большие, хорошо экранированные облучатели. Все эти виды использования лицензированы CNSC.

На этом изображении показаны примеры промышленных источников излучения, включая ядерные датчики, детектор дыма и светящийся знак выхода.
Ядерный топливный цикл

Атомные электростанции (АЭС) используют уран для запуска цепной реакции, в результате которой образуется пар, который, в свою очередь, приводит в действие турбины для производства электроэнергии. В рамках своей нормальной деятельности АЭС выделяют регулируемые уровни радиоактивного материала, которые могут подвергнуть людей воздействию низких доз радиации. Точно так же урановые рудники, заводы по изготовлению топлива и установки с радиоактивными отходами выделяют некоторую радиоактивность, которая увеличивает дозу облучения населения.

На этом изображении показаны примеры ядерного топливного цикла, включая добычу урана, желтый кек, топливные стержни и атомную электростанцию.

Ионизирующее излучение, воздействие на здоровье и меры защиты

\ n

\ nВсе радионуклиды однозначно идентифицируются по типу испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду их полураспада.

\ n

\ nАктивность, используемая как мера количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель — это одно разложение в секунду. Период полураспада — это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида снизилась в результате распада до половины своего первоначального значения.Период полураспада радиоактивного элемента — это время, за которое половина его атомов распадается. Это может варьироваться от долей секунды до миллионов лет (например, у йода-131 период полураспада составляет 8 дней, а у углерода-14 — 5730 лет).

\ n

Источники радиации

\ n

\ nЛюди ежедневно подвергаются воздействию естественных источников радиации, а также антропогенных источников. Естественная радиация исходит из многих источников, включая более 60 естественных радиоактивных материалов, обнаруженных в почве, воде и воздухе.Радон, природный газ, выделяется из горных пород и почвы и является основным источником естественной радиации. Каждый день люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.

\ n

\ nЛюди также подвергаются естественному излучению космических лучей, особенно на большой высоте. В среднем 80% годовой дозы радиационного фона, которую получает человек, обусловлено естественными земными и космическими источниками излучения. Уровни фоновой радиации различаются географически из-за геологических различий.Воздействие в определенных областях может быть более чем в 200 раз выше, чем в среднем в мире.

\ n

\ nЧеловеческое облучение также происходит от антропогенных источников, начиная от производства ядерной энергии и заканчивая медицинским использованием радиации для диагностики или лечения. Сегодня наиболее распространенными источниками ионизирующего излучения, созданными руками человека, являются медицинские устройства, в том числе рентгеновские аппараты.

\ n

Воздействие ионизирующего излучения

\ n

\ nРадиационное воздействие может быть внутренним или внешним и может быть получено различными путями воздействия.

\ n

\ n Внутреннее облучение ионизирующим излучением происходит, когда радионуклид вдыхается, проглатывается или иным образом попадает в кровоток (например, путем инъекции или через раны). Внутреннее облучение прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо спонтанно (например, с выделениями), либо в результате лечения.

\ n

\ n Внешнее облучение может произойти, когда находящийся в воздухе радиоактивный материал (например, пыль, жидкость или аэрозоли) попадает на кожу или одежду.Этот тип радиоактивного материала часто можно удалить из организма простым мытьем.

\ n

\ n Воздействие ионизирующего излучения также может быть результатом облучения от внешнего источника, например, медицинского облучения от рентгеновских лучей. Внешнее облучение прекращается, когда источник излучения экранирован или когда человек выходит за пределы поля излучения.

\ n

\ nЛюди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения при различных обстоятельствах, дома или в общественных местах (общественное облучение), на рабочих местах (профессиональное облучение) или в медицинских учреждениях (как пациенты, лица, осуществляющие уход, и волонтеры) .

\ n

\ n Воздействие ионизирующего излучения можно разделить на 3 ситуации. Первые ситуации запланированного облучения возникают в результате преднамеренного введения и эксплуатации источников излучения с конкретными целями, как в случае с медицинским использованием излучения для диагностики или лечения пациентов или с использованием излучения в промышленности или исследованиях. Второй тип ситуаций, существующее облучение, — это когда облучение уже существует, и необходимо принять решение о контроле — например, облучение радоном в домах или на рабочем месте или воздействие естественного радиационного фона из окружающей среды.Последний тип — ситуации аварийного облучения — возникают в результате неожиданных событий, требующих быстрого реагирования, таких как ядерные аварии или злонамеренные действия.

\ n

\ nМедицинское использование радиации составляет 98% вклада населения в дозу от всех искусственных источников и составляет 20% от общего облучения населения. Ежегодно во всем мире проводится более 3600 миллионов диагностических радиологических исследований, проводится 37 миллионов процедур ядерной медицины и проводится 7,5 миллионов процедур лучевой терапии.

\ n

Воздействие ионизирующего излучения на здоровье

\ n

\ nРадиационное повреждение тканей и / или органов зависит от полученной дозы излучения или поглощенной дозы, которая выражается в единицах, называемых серым (Гр). Возможный ущерб от поглощенной дозы зависит от типа излучения и чувствительности различных тканей и органов.

\ n \ n

Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения возможности причинения вреда. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, учитывающая вид излучения и чувствительность тканей и органов.Это способ измерения ионизирующего излучения с точки зрения возможности причинения вреда. Sv учитывает вид излучения и чувствительность тканей и органов.

\ n

Зв — очень большая единица измерения, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). В одном мЗв одна тысяча мкЗв и одна тысяча мЗв в одном Зв. В дополнение к количеству излучения (доза) часто бывает полезно выразить скорость, с которой доставляется эта доза (мощность дозы), например, микрозиверт в час (мкЗв / час) или миллизиверт в год (мЗв / год).

\ n

\ n \ n

\ nДля превышения определенных пороговых значений излучение может нарушать работу тканей и / или органов и вызывать острые эффекты, такие как покраснение кожи, выпадение волос, лучевые ожоги или острый лучевой синдром. Эти эффекты более серьезны при более высоких дозах и более высоких мощностях доз. Например, порог дозы при остром лучевом синдроме составляет около 1 Зв (1000 мЗв).

\ n

\ nЕсли доза облучения мала и / или она доставляется в течение длительного периода времени (низкая мощность дозы), риск существенно ниже, поскольку существует большая вероятность устранения повреждения.Однако все еще существует риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться спустя годы или даже десятилетия. Эффекты этого типа будут возникать не всегда, но их вероятность пропорциональна дозе облучения. Этот риск выше для детей и подростков, поскольку они значительно более чувствительны к радиационному облучению, чем взрослые.

\ n

\ nЭпидемиологические исследования групп населения, подвергшихся воздействию радиации, таких как выжившие после атомной бомбардировки или пациенты, прошедшие лучевую терапию, показали значительное увеличение риска рака при дозах выше 100 мЗв.Совсем недавно некоторые эпидемиологические исследования с участием лиц, подвергшихся медицинскому облучению в детстве (детская компьютерная томография), показали, что риск рака может увеличиваться даже при более низких дозах (от 50 до 100 мЗв).

\ n

\ nПренатальное воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга у плода после острой дозы, превышающей 100 мЗв между 8-15 неделями беременности и 200 мЗв между 16-25 неделями беременности. До 8 или после 25 недели беременности исследования на людях не показали радиационного риска для развития мозга плода.Эпидемиологические исследования показывают, что риск рака после облучения плода аналогичен риску после облучения в раннем детстве.

\ n

Ответные меры ВОЗ

\ n

\ nВОЗ разработала радиационную программу для защиты пациентов, рабочих и населения от рисков для здоровья, связанных с радиационным облучением в условиях планируемого, существующего и аварийного облучения. Сосредоточивая внимание на аспектах радиационной защиты, связанных с общественным здравоохранением, эта программа охватывает деятельность, связанную с оценкой радиационного риска, управлением и коммуникацией.

\ n

\ nВ соответствии со своей основной функцией по «установлению норм и стандартов, а также продвижению и контролю за их выполнением» ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями в пересмотре и обновлении международных основных норм радиационной безопасности (ОНБ). ВОЗ приняла новый международный ОНБ в 2012 г. и в настоящее время работает над поддержкой внедрения ОНБ в своих государствах-членах.

«,» datePublished «:» 2016-04-29T09: 30: 00.0000000 + 00: 00 «,» image «:» https: // www.who.int/images/default-source/imported/radiation/radiation-africa630x420-jpg.jpg?sfvrsn=e8581c1b_10″,»publisher»:{«@type»:»Organization»,»name»:» Всемирная организация здравоохранения: WHO «,» logo «: {» @type «:» ImageObject «,» url «:» https://www.who.int/Images/SchemaOrg/schemaOrgLogo.jpg «,» width «: 250,» height » : 60}}, «dateModified»: «2016-04-29T09: 30: 00.0000000 + 00: 00», «mainEntityOfPage»: «https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ воздействие ионизирующего излучения на здоровье и меры защиты «,» @context «:» http: // schema.org «,» @ type «:» Article «};

радиоактивных элементов | Департамент здравоохранения штата Вермонт

Радиоактивные материалы выделяют форму энергии, называемую ионизирующим излучением. Когда человек вступает в контакт с излучением, энергия может поглощаться телом.

Следующие радиоактивные элементы встречаются в окружающей среде естественным образом.

Альфа-излучение

Альфа-излучение — это тип энергии, выделяющейся при распаде или разрушении определенных радиоактивных элементов.Например, уран и торий — два радиоактивных элемента, которые естественным образом встречаются в земной коре. В течение миллиардов лет эти два элемента медленно меняют форму и производят продукты распада, такие как радий и радон. Во время этого процесса высвобождается энергия. Одна из форм этой энергии — альфа-излучение.

Подробнее об альфа-излучении в питьевой воде

Уран

Уран — радиоактивный элемент, который можно найти в почве, воздухе, воде, камнях, растениях и продуктах питания. Уран очень медленно распадается или распадается на другие элементы, включая радий и радон.

Узнать больше об уране в питьевой воде

Радий

Радий — это радиоактивный металл, который можно найти в разном количестве по всему Вермонту и на всей Земле — в почве, воде, камнях, растениях и продуктах питания.

Узнать больше о радии в питьевой воде

Радон

Радон — радиоактивный газ, не имеющий цвета, запаха и вкуса. Радон образуется в результате распада урана, который является радиоактивным элементом, естественным образом обнаруживаемым в земной коре.За миллиарды лет уран распадается на радий и, в конечном итоге, на радон.

Подробнее о радоне в воздухе помещений и питьевой воде

Полоний

Полоний (Po-210) — это радиоактивный материал, который в природе встречается в окружающей среде в очень низких концентрациях. Его можно производить на университетских или государственных ядерных реакторах, но для этого требуются специальные знания.

Po-210 становится радиационной опасностью только в том случае, если он попадает внутрь организма через дыхание, еду или попадание через рану.Это внутреннее загрязнение может вызвать облучение органов, что может привести к серьезным медицинским симптомам или смерти. По-210 и его излучение не проникают через неповрежденную кожу или мембраны. Это не внешняя опасность для тела. Большинство следов можно удалить путем тщательной мойки.

Узнать больше о полонии

Департамент здравоохранения | Ионизирующее излучение и здоровье человека

Введение

Радиация — это энергия, которая исходит от источника и проходит через какой-либо материал или в космосе.Ионизирующее излучение создается нестабильными атомами. Нестабильные атомы отличаются от стабильных атомов, потому что они имеют избыток энергии или массы, или и того, и другого. Говорят, что нестабильные атомы радиоактивны. Чтобы достичь стабильности, эти атомы испускают или испускают избыточную энергию или массу. Эти выбросы называются радиацией. Когда излучение взаимодействует с другими атомами, оно ионизирует атомы, изменяя их химические свойства, отсюда и ионизирующее излучение.

Виды излучения — электромагнитное (например, свет) и твердое (масса, выделяемая вместе с энергией движения).Гамма-излучение и рентгеновские лучи являются примерами электромагнитного излучения. Бета- и альфа-излучение являются примерами излучения твердых частиц. Ионизирующее излучение также может производиться такими устройствами, как рентгеновские аппараты. Также существует естественный радиационный фон. Он исходит от космических лучей и природных радиоактивных материалов, содержащихся в Земле и в живых существах.

Ионизирующие излучения делятся на четыре основных типа:

  • Гамма-лучи и рентгеновские лучи
  • Бета-частицы
  • Альфа-частицы
  • Нейтроны
Они обладают разными физическими характеристиками и биологической эффективностью при повреждении тканей.

Гамма-излучение и рентгеновские лучи — это электромагнитное излучение, такое как видимый свет, радиоволны и ультрафиолетовый свет. Эти электромагнитные излучения различаются только количеством имеющейся энергии. Гамма-излучение способно распространяться на многие метры в воздухе и на многие сантиметры в тканях человека. Он легко проникает в большинство материалов и иногда называется «проникающим излучением». Радиоактивные материалы, излучающие гамма-излучение и рентгеновские лучи, представляют для человека как внешнюю, так и внутреннюю опасность.Для защиты от гамма-излучения необходимы плотные материалы. Одежда и стрелковое снаряжение обеспечивают слабую защиту от проникающей радиации, но предотвращают заражение кожи радиоактивными материалами.

Бета-излучение состоит из субатомных частиц (электронов), выброшенных из радиоактивного атома. Бета-излучение может перемещаться в воздухе на несколько метров и имеет умеренную проникающую способность. Бета-излучение может проникать в кожу человека до «зародышевого слоя», где образуются новые клетки кожи.Если бета-излучающие загрязнители остаются на коже в течение длительного периода времени, они могут вызвать повреждение кожи. Загрязняющие вещества, излучающие бета-частицы, могут быть вредными, если они попадают внутрь, а одежда и стрелковое снаряжение обеспечивают некоторую защиту от большей части бета-излучения. Переносное снаряжение и сухая одежда не позволяют бета-излучателям попадать на кожу.

Альфа-излучение состоит из определенных частиц, выброшенных каким-то радиоактивным атомом. Альфа-частицы — это, по сути, ядра гелия. У них низкая пробивающая способность и небольшая дальность действия.Альфа-излучение не может проникать через кожу, но оно может быть вредным для человека, если материалы вдыхаются, проглатываются или всасываются через открытые раны. Альфа-излучение не может проникнуть через стрелочное снаряжение, одежду или покрытие зонда.

Нейтроны — незаряженные субатомные частицы, образующиеся при делении радиоактивных атомов. В тканях нейтроны преимущественно теряют энергию при столкновениях с протонами в ядрах атомов водорода в воде тела. Взаимодействие приводит к ионизации облучаемых таким образом атомов ткани.За исключением смертельных случаев, нейтронный поток недостаточно высок, чтобы ткань стала радиоактивной.

Таблица 1.1 Сводка видов ионизирующего излучения

Опасность
Внутренний
Внешний и внутренний
В основном внешний
В основном внешний
В основном внешнее

Количество излучения

Радиоактивность (и загрязнение радиоактивным материалом) измеряется в беккерелях (1 Бк = 1 распад в секунду).Поглощенная доза излучения (количество энергии, поглощенной единицей массы ткани) измеряется в серых (Гр), где 1 Гр = 1 джоуль / кг ткани.

Различные типы излучения по-разному влияют на ткани человека (серый для серого, альфа-частицы и нейтроны более разрушительны, чем бета-частицы, гамма-лучи или рентгеновские лучи с точки зрения риска рака или наследственных генетических дефектов), поэтому поглощенные Чтобы учесть это, доза в ткани умножается на весовой коэффициент излучения.Это дает эквивалентную дозу (на орган или ткань), измеренную в зивертах (Зв). Для рентгеновских лучей, гамма-лучей и бета-частиц весовой коэффициент = 1.

Величина ущерба, вызванного воздействием излучения, зависит от эффективности, с которой оно передает энергию тканям тела. Излучение, состоящее из частиц с относительно большой массой, доставляет в ткани большую часть своей энергии, чем электромагнитное излучение, такое как рентгеновские лучи и гамма-лучи, которые могут проходить через тело.Таким образом, дозы различных типов излучения преобразуются в «эквивалентные дозы» с использованием весового коэффициента для каждого вида излучения.

Таблица 1.2 Весовые коэффициенты для ионизирующего излучения

Излучение Передача энергии Весовой коэффициент
Альфа-частица Высокий 20
Нейтрон Высокий 5-20 электронов 1
Гамма-излучение, рентгеновское излучение Низкое 1
Эквивалентные дозы измеряются в зивертах (Зв), которые равны поглощенной дозе в серых тонах, умноженной на весовой коэффициент.Доза 1/100 Грэя, доставленная полностью в виде альфа-частиц, будет, например, равна 20/100 зивертов.

Ткани различаются по своей восприимчивости к радиации для данной поглощенной дозы. Некоторые органы более радиочувствительны, чем другие (например, костный мозг более чувствителен, чем щитовидная железа), и воздействие редко бывает однородным. Взвешивая эквивалентные дозы, полученные различными органами и тканями во время воздействия, чтобы учесть радиочувствительность каждого органа, а затем суммируя результаты, получаем эффективную дозу .«Эффективная доза» рассчитывается путем умножения поглощенной дозы на весовой коэффициент ткани, который представляет чувствительность каждой ткани к излучению.

Таблица 1.3 Весовые коэффициенты тканей по органам

902 0236 весовой фактор.05 применяется к средней дозе этих органов. материал в клетки тела, ткани или органы.

Внешнее облучение — воздействие проникающего излучения от источника излучения. Люди, подвергшиеся воздействию источника радиации, могут заболеть лучевой болезнью, если их доза достаточно высока, но они не становятся радиоактивными.Например, рентгеновский аппарат является источником радиационного воздействия. После рентгена грудной клетки человек не становится радиоактивным и не представляет опасности для окружающих. Облучение происходит, когда все или часть тела подвергается облучению от неэкранированного источника. Внешнее облучение не делает человека радиоактивным.

Радиоактивное загрязнение происходит, когда материал, содержащий радиоактивные атомы, осаждается на коже, одежде или в любом другом месте, где это нежелательно. Если важно помнить, что радиация не распространяется, не проникает «внутрь» или «внутрь» людей; скорее это радиоактивное загрязнение, которое может распространяться.Человек, зараженный радиоактивными материалами, будет облучаться до тех пор, пока источник излучения (радиоактивный материал) не будет удален.

  • Человек подвергается внешнему загрязнению, если радиоактивный материал находится на коже или одежде
  • Человек подвергается внутреннему заражению, если радиоактивный материал вдыхается, глотается или всасывается через раны
  • Окружающая среда загрязняется, если радиоактивный материал распространяется вокруг или не удерживается
Третий тип радиационного поражения, который может произойти, — это включение радиоактивного материала.Инкорпорация относится к поглощению радиоактивных материалов клетками организма, тканями и органами-мишенями, такими как кости, печень, щитовидная железа или почки. Обычно радиоактивные материалы распределяются по телу в зависимости от их химических свойств. Включение не может произойти, если не произошло заражения. Эти три типа воздействия могут происходить в сочетании и осложняться физической травмой или болезнью. В таком случае серьезные медицинские проблемы всегда имеют приоритет перед проблемами радиации, такими как радиационный мониторинг, контроль загрязнения и дезактивация.

Таблица 1.4 Радиационное облучение от обычных радионуклидов

Орган Весовой коэффициент ткани T
Гонады 0,20
Толстая кишка 0,12
Костный мозг (красный) 9023 12
Желудок 0,12
Мочевой пузырь 0,05
Грудная клетка 0,05
Печень 0,05
Кожа 0,01
Костная поверхность 0,01
Надпочечники, мозг, тонкий кишечник, почки, мышцы, поджелудочная железа, селезенка, тимус, матка

до более 1 мс Cs
Радионуклид Период полураспада Энергия распада
[кэВ]
Практика
или применение
Типичная активность
Мощность дозы на 1 м Время на 1 м
30 y (662)
(макс .: 512)
e (624)
Стерилизация и консервирование продуктов 0.1–400 ПБк 24000 Зв / ч <1 с
137 Cs 30 лет (662)
(макс .: 512)
e (624)
Облучение цельной кровью 2-100 ТБк 6 Зв / ч 1 с
137 Cs 30 лет (662)
(макс .: 512)
e (624)
Датчик влажности / плотности 400 МБк 20 мкЗв / ч 2 д
60 Co 5.3 года (1173; 1333)
(макс .: 318)
Стерилизация и консервирование продуктов 0,1–400 ПБк 120 000 Зв / ч <1 с
192 Ir 74 d (317)
(макс .: 675)
e (303)
Промышленная радиография 0,1-5 ТБк 0,4 Зв / ч 9 с
241 Am 432 (60)
(5486)
нейтронов
ГИС 1-800 ГБк 2 мЗв / ч 20 м
241 Am 432.2 y (60)
(5486)
нейтронов
Влага / плотность d (Am-241 / Be) 0,1-2 ГБк 6 мкЗв / ч 7 d
241 Am 432,2 лет (60)
(5486)
нейтронов
Детекторы дыма 0,02–3 МБк 9 нЗв / ч 10 лет

Радиационное воздействие на здоровье

Неблагоприятное воздействие на здоровье может быть детерминированным, возникающим вскоре после воздействия, или стохастическим, происходящим через некоторое время, часто через много лет после воздействия.

Детерминированные эффекты — это связанные с дозой острые последствия для здоровья, вызванные воздействием высоких уровней радиации, в результате которых большое количество клеток умирает или теряет способность к репликации. Органы, содержащие эти клетки, не могут правильно функционировать. К таким эффектам относятся тошнота (лучевой синдром), покраснение кожи, катаракта, бесплодие и недостаточность костного мозга. Каждый эффект проявляется только выше порогового уровня, и серьезность эффекта зависит от уровня воздействия выше его порогового значения.Ниже порога организм может справиться с уровнем гибели клеток путем ремонта и замены, когда явных повреждений не наблюдается.

Экстремальные дозы облучения всего тела (около 10 зивертов и выше), полученные за короткий период времени, вызывают настолько серьезные повреждения внутренних органов и тканей организма, что жизненно важные системы перестают функционировать, и смерть может наступить в течение нескольких дней или недель. . Очень высокие дозы (от 1 до 10 зивертов), полученные за короткий период времени, убивают большое количество клеток, что может нарушить функцию жизненно важных органов и систем.Острые последствия для здоровья, такие как тошнота, рвота, ожоги кожи и глубоких тканей, а также нарушение способности организма бороться с инфекцией, могут возникнуть в течение нескольких часов, дней или недель. Степень повреждения увеличивается с дозой. Однако подобные «детерминированные» эффекты не наблюдаются при дозах ниже определенных пороговых значений. Ограничивая дозы до уровней ниже пороговых значений, можно полностью предотвратить детерминированные эффекты.

Таблица 1.5 Биологические эффекты острого облучения всего тела

Величина воздействия Эффект
50 мЗв Нет заметных повреждений или симптомов
1 Зв Может вызывать тошноту и рвоту в течение 1-2 дней и временное снижение выработки новых клеток крови
3.5 Sv Сначала тошнота и рвота, за которыми следует период очевидного благополучия. На 3-4 неделе есть вероятность дефицита лейкоцитов и тромбоцитов. Требуется медицинская помощь.
Более высокие уровни воздействия могут быть фатальными. Требуется медицинская помощь.
Дозы ниже пороговых значений для детерминированных эффектов могут вызвать повреждение клеток, но это не обязательно приводит к ущербу для человека: эффекты являются вероятностными (возникают случайно) или «стохастическими» по своей природе. Стохастические эффекты , как полагают, возникают в результате того, что поврежденные клетки не умирают, а выживают в модифицированной форме. Эти модифицированные клетки могут после длительного процесса перерасти в рак. Эти стохастические эффекты обычно проявляются через много лет после облучения, и, хотя они возникают не у каждого облученного человека, в целях радиационной защиты предполагается, что не существует порогового значения, ниже которого они не возникнут. Скорее предполагается, что вероятность рака или наследственного эффекта, возникающего после воздействия, пропорциональна уровню воздействия.

Если модифицированная клетка является половой клеткой, то повреждение может быть передано будущим потомкам этого человека. Затем у этих потомков могут наблюдаться наследственные эффекты. Однако, поскольку риск серьезных стохастических эффектов для индивидуума выше, чем риск наследственных эффектов для отдельных потомков, если индивидуум надлежащим образом защищен, риск для потомков будет минимизирован.

Известно, что дозы выше примерно 100 миллизивертов, полученные за короткий период времени, приводят к повышенному риску развития рака в более позднем возрасте.Существуют надежные эпидемиологические данные — особенно из исследований выживших после атомных бомбардировок — что для некоторых типов рака риск возрастает примерно линейно с дозой, и что фактор риска, усредненный для всех возрастов и типов рака, составляет примерно 1 из 100. на каждые 100 миллизивертов дозы (т.е. 1 из 10 000 на миллизиверт).

При дозах ниже примерно 100 миллизивертов признаки вреда не являются однозначными. В то время как некоторые исследования указывают на наличие радиационно-индуцированных эффектов, эпидемиологические исследования не смогли однозначно установить, что существуют эффекты, имеющие статистическую значимость при дозах ниже нескольких десятков миллизивертов.Тем не менее, учитывая, что пороговые значения для стохастических эффектов не были продемонстрированы, и чтобы быть осторожными при установлении стандартов здоровья, предполагается, что пропорциональность между риском и дозой, наблюдаемая при более высоких дозах, сохраняется до нуля при всех более низких уровнях дозы. Это называется линейной беспороговой (LNT) гипотезой и делается только для целей радиационной защиты.

Имеются данные о том, что доза, накопленная за длительный период, несет меньший риск, чем та же доза, полученная за короткий период.За исключением аварий и медицинских облучений, дозы обычно не получаются в течение коротких периодов времени, поэтому при определении стандартов контроля облучения целесообразно использовать фактор риска, который это учитывает. Несмотря на то, что это не очень хорошо определено количественно, снижение фактора риска высоких доз в два раза было принято на международном уровне, так что для целей радиационной защиты риск радиационно-индуцированного смертельного рака (фактор риска) принимается равным примерно 1%. 20 000 на миллизиверт дозы для населения в целом.

Излучение окружающей среды | Здоровье и безопасность окружающей среды

Излучение окружающей среды существует в нашей окружающей среде от естественных и искусственных источников излучения. Часто радиацию окружающей среды называют «фоновой радиацией». В среднем жители Айовы получают годовую дозу облучения в 300 миллибэр от естественных источников излучения и 60 миллибэр от искусственных источников радиации. Годовая доза облучения окружающей среды для любого человека будет варьироваться в зависимости от его деятельности и местоположения.

Источники естественного фона

Естественный радиационный фон происходит от следующих трех источников:

Космическое излучение

Солнце и звезды посылают на Землю постоянный поток космического излучения, очень похожий на непрерывную морось дождя. Различия в высоте, атмосферных условиях и магнитном поле Земли могут изменить количество (или дозу) космического излучения, которое мы получаем.

Земное излучение

Земля сама по себе является источником земной радиации.Радиоактивные материалы (включая уран, торий и радий) естественным образом существуют в почве и горных породах. Практически весь воздух содержит радон, который отвечает за большую часть дозы, которую американцы получают каждый год от естественных фоновых источников. Кроме того, вода содержит небольшое количество растворенного урана и тория, а все органические вещества (как растения, так и животные) содержат радиоактивный углерод и калий. Некоторые из этих материалов попадают в организм с пищей и водой, а другие (например, радон) при вдыхании.Доза от наземных источников различается в разных частях мира, но в местах с более высокими концентрациями урана и тория в почве, как правило, более высокие дозы.

Радон составляет почти две трети нашего естественного радиационного фона.

Внутреннее излучение

Все люди имеют внутреннее излучение, в основном от радиоактивного калия-40 и углерода-14, внутри их тела с рождения и, следовательно, являются источниками воздействия на других.Различия в дозах от одного человека к другому не так велики, как у космических и земных источников.

Искусственные источники

В целом, следующие искусственные источники подвергают население воздействию радиации (значительные радиоактивные изотопы указаны в скобках):

  • Медицинские источники (безусловно, самый значительный рукотворный источник)
    • Рентген диагностический
    • Процедуры ядерной медицины (йод-131, цезий-137 и др.)
  • Товары народного потребления
  • Строительные и дорожно-строительные материалы
  • Топливо горючее, включая газ и уголь
  • Рентгеновские системы безопасности
  • Телевизоры
  • Пускатели люминесцентных ламп
  • Детекторы дыма (америций)
  • Часы с люминесцентным покрытием (тритий)
  • Фонари накидки (торий)
  • Табак (полоний-210)
  • Офтальмологическое стекло, используемое в очках
  • Некоторая керамика

В меньшей степени население также подвергается облучению от ядерного топливного цикла, начиная с добычи и переработки урана до захоронения использованного (отработавшего) топлива.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.