Радиоактивен източник е определено количество радионуклид, който излъчва йонизиращо лъчение. Последното обикновено включва гама лъчи, алфа и бета частици и неутронно лъчение.
Роля на източниците
Могат да се използват за облъчване, когато излъчването изпълнява йонизираща функция, или като източник на метрологично лъчение за калибриране на радиометричния процес и прибори. Използват се също за наблюдение на промишлени процеси като измерване на дебелината в хартиената и стоманодобивната промишленост. Източниците могат да бъдат затворени в контейнер (високо проникваща радиация) или депозирани върху повърхност (слабо проникваща радиация) или в течност.
Значение и приложение
Като източник на радиация те се използват в медицината за лъчева терапия и в индустрията за радиография, облъчванехрана, стерилизация, контрол на вредителите и кръстосано свързване с PVC облъчване.
Радионуклиди
Радионуклидите се избират според вида и естеството на радиацията, нейния интензитет и полуживот. Често срещаните източници на радионуклиди включват кобалт-60, иридий-192 и стронций-90. Измерването на количеството активност на източника на SI е Бекерел, въпреки че историческата единица Кюри все още се използва частично, например в САЩ, въпреки че NIST на САЩ силно препоръчва използването на единицата SI. За здравни цели е задължително в ЕС.
доживот
Източникът на радиация обикновено живее от 5 до 15 години, преди неговата активност да спадне до безопасно ниво. Въпреки това, когато са налични радионуклиди с дълъг период на полуразпад, те могат да се използват като инструменти за калибриране много по-дълго.
Затворен и скрит
Много радиоактивни източници са затворени. Това означава, че те са или изцяло задържани в капсулата, или са здраво свързани с твърдо вещество към повърхността. Капсулите обикновено са изработени от неръждаема стомана, титан, платина или друг инертен метал. Използването на запечатани източници елиминира почти всички рискове от разпръскване на радиоактивен материал в околната среда поради неправилно боравене, но контейнерът не е проектиран да отслабва радиацията, така че е необходимо допълнително екраниране за радиационна защита. Затворените също се използват в почти всички случаи, когато неизисква се химическо или физическо включване в течност или газ.
Затворените източници се класифицират от МААЕ според дейността им във връзка с минимално опасен радиоактивен обект (който може да причини значителни щети на хората). Използваното съотношение е A/D, където A е изходната активност, а D е минималната опасна активност.
Моля, имайте предвид, че източници с достатъчно нисък радиоактивен добив (като тези, използвани в детекторите за дим), за да не навредят на хората, не са класифицирани.
Капсули
Източниците на капсули, където радиацията ефективно идва от точка, се използват за калибриране на бета, гама и рентгенови инструменти. Напоследък те са непопулярни както като промишлени обекти, така и като обекти за изследване.
Плочести пружини
Те се използват широко за калибриране на инструменти за радиоактивно замърсяване. Тоест те всъщност играят ролята на един вид чудодейни броячи.
За разлика от източника на капсула, фонът, излъчван от източник на пластина, трябва да е на повърхността, за да предотврати избледняване на контейнера или самозащита поради естеството на материала. Това е особено важно за алфа частиците, които лесно се спират от малка маса. Кривата на Браг показва ефекта от затихването в атмосферния въздух.
Неотворено
Неотворени източници са тези, които не са в постоянно затворен контейнер и се използват широко за медицински цели. Прилагат се в случаитекогато източникът трябва да се разтвори в течност за инжектиране на пациент или поглъщане. Те също се използват в промишлеността по подобен начин за откриване на течове като радиоактивен индикатор.
Рециклиране и екологични аспекти
Изхвърлянето на радиоактивни източници с изтекъл срок на годност създава проблеми, подобни на обезвреждането на други ядрени отпадъци, макар и в по-малка степен. Отработените нискоактивни източници понякога ще бъдат достатъчно неактивни, за да бъдат изхвърлени чрез нормални методи за изхвърляне на отпадъци, обикновено в депа. Други методи за погребване са подобни на тези, използвани за радиоактивни отпадъци с по-високо ниво, като се използват различни дълбочини на сондажа в зависимост от активността на отпадъците.
Добре известен случай на небрежно боравене с такъв предмет е инцидент в Гояния, който доведе до смъртта на няколко души.
Фоново излъчване
Фоновото излъчване винаги присъства на Земята. По-голямата част от фоновата радиация идва естествено от минерали, докато малка част идва от изкуствени елементи. Естествените радиоактивни минерали в земята, почвата и водата произвеждат фонова радиация. Човешкото тяло дори съдържа някои от тези естествени радиоактивни минерали. Космическата радиация също допринася за радиационния фон около нас. Може да има големи вариации в нивата на естествения фон на радиация от място на място, както и промени в едно и също място във времето. Естествените радиоизотопи са много силен фонизлъчватели.
Космична радиация
Космическата радиация идва от изключително енергични частици от Слънцето и звездите, които влизат в земната атмосфера. Тоест тези небесни тела могат да се нарекат източници на радиоактивно излъчване. Някои частици удрят земята, докато други взаимодействат с атмосферата, създавайки различни видове радиация. Нивата се увеличават, когато се приближавате до радиоактивен обект, така че количеството космическа радиация обикновено се увеличава пропорционално на изкачването. Колкото по-голяма е надморската височина, толкова по-висока е дозата. Ето защо живеещите в Денвър, Колорадо (5280 фута) получават по-висока годишна доза радиация от космическа радиация, отколкото всеки, който живее на морското равнище (0 фута).
Добивът на уран в Русия остава спорна и "гореща" тема, защото тази работа е изключително опасна. Естествено, намиращите се в земята уран и торий се наричат първични радионуклиди и са източник на земна радиация. Следи от уран, торий и продукти на разпадането им могат да бъдат намерени навсякъде. Научете повече за радиоактивния разпад. Нивата на земна радиация варират според местоположението, но районите с по-високи концентрации на уран и торий в повърхностните почви обикновено изпитват по-високи нива на доза. Следователно хората, занимаващи се с добив на уран в Русия, са изложени на голям риск.
Радиация и хора
Следи от радиоактивни вещества могат да бъдат намерени в човешкото тяло (главно естествен калий-40). Елементът се намира в храната, почвата и водата, които ниеприемам. Нашите тела съдържат малки количества радиация, защото тялото метаболизира нерадиоактивни и радиоактивни форми на калий и други елементи по същия начин.
Малка част от фоновата радиация идва от човешки дейности. Следи от радиоактивни елементи са били разпръснати в околната среда в резултат на изпитания на ядрени оръжия и аварии като тази, която се случи в атомната електроцентрала в Чернобил в Украйна. Ядрените реактори отделят малки количества радиоактивни елементи. Радиоактивните материали, използвани в промишлеността и дори в някои потребителски продукти, също излъчват малки количества фонова радиация.
Всички ние сме изложени на радиация всеки ден от естествени източници, като минерали в земята, и изкуствени източници, като медицински рентгенови лъчи. Според Националния съвет за радиационна защита и измерване (NCRP), средното годишно излагане на хора на радиация в Съединените щати е 620 милирема (6,2 милисиверта).
В природата
Радиоактивни вещества често се срещат в природата. Някои от тях се намират в почвата, скалите, водата, въздуха и растителността, от които се вдишват и поглъщат. В допълнение към това вътрешно облъчване, хората получават и външно облъчване от радиоактивни материали, които остават извън тялото, и от космическа радиация от космоса. Средната дневна естествена доза за хората е около 2,4 mSv (240 mrem) на година.
Това е четири пъти повечесредното световно излагане на изкуствена радиация в света, което през 2008 г. е около 0,6 mem (60 Rem) на година. В някои богати страни, като САЩ и Япония, изкуствената експозиция средно надвишава естествената поради по-голям достъп до специфични медицински инструменти. В Европа средната естествена фонова експозиция в различните страни варира от 2 mSv (200 mrem) годишно в Обединеното кралство до над 7 mSv (700 mrem) за някои групи хора във Финландия.
Ежедневна експозиция
Излагането от природни източници е неразделна част от ежедневието както на работа, така и на обществени места. Такива експозиции в повечето случаи представляват малък или никакъв обществен интерес, но в определени ситуации трябва да се вземат предвид мерките за защита на здравето, например при работа с уранови и ториеви руди и други естествено срещащи се радиоактивни материали (NORM). Тези ситуации са в центъра на вниманието на Агенцията през последните години. И това, без да споменаваме примерите за аварии с изпускане на радиоактивни вещества, като катастрофата в атомната електроцентрала в Чернобил и във Фукушима, които принудиха учени и политици по света да преразгледат отношението си към „мирния атом“.
Земна радиация
Земната радиация включва само източници, които остават външни за тялото. Но в същото време те продължават да бъдат опасни радиоактивни източници на радиация. Основните радионуклиди, които предизвикват безпокойство, са калий, уран и торий, продуктите на техния разпад. Инякои, като радий и радон, са силно радиоактивни, но се срещат в ниски концентрации. Броят на тези обекти неумолимо е намалял след образуването на Земята. Сегашната радиационна активност, свързана с наличието на уран-238, е наполовина по-малка от тази в началото на съществуването на нашата планета. Това се дължи на неговия период на полуразпад от 4,5 милиарда години, а за калий-40 (период на полуразпад от 1,25 милиарда години) е само около 8% от оригинала. Но по време на съществуването на човечеството количеството радиация е намаляло много леко.
Много изотопи с по-кратък период на полуразпад (и следователно висока радиоактивност) не са се разпаднали поради постоянното им естествено производство. Примери за това са радий-226 (продуктът на разпад на торий-230 във веригата на разпад на уран-238) и радон-222 (продуктът на разпад на радий-226 в тази верига).
Торий и уран
Радиоактивните химични елементи торий и уран предимно претърпяват алфа и бета разпад и не са лесни за откриване. Това ги прави много опасни. Същото обаче може да се каже и за протонното лъчение. Въпреки това, много от техните странични производни на тези елементи също са силни гама излъчватели. Торий-232 се открива с пик от 239 keV от олово-212, 511, 583 и 2614 keV от талий-208 и 911 и 969 keV от актиний-228. Радиоактивният химичен елемент Уран-238 се появява като пикове на бисмут-214 при 609, 1120 и 1764 keV (вижте същия пик за атмосферния радон). Калий-40 се открива директно през 1461 гама пикkeV.
Нивото над морето и други големи водни тела обикновено е около една десета от фона на земята. Обратно, крайбрежните зони (и региони в близост до прясна вода) може да имат допълнителен принос от разпръснати седименти.
Радон
Най-големият източник на радиоактивна радиация в природата е въздушният радон, радиоактивен газ, освободен от земята. Радонът и неговите изотопи, изходните радионуклиди и продуктите на разпада допринасят за средната респирируема доза от 1,26 mSv/година (милизиверт на година). Радонът е неравномерно разпределен и варира в зависимост от времето, така че много по-високи дози се използват в много части на света, където представлява значителна опасност за здравето. Концентрации, 500 пъти по-високи от средните за света, са открити в сгради в Скандинавия, САЩ, Иран и Чехия. Радонът е продукт на разпад на урана, който е сравнително често срещан в земната кора, но е по-концентриран в рудоносните скали, разпръснати по целия свят. Радонът изтича от тези руди в атмосферата или подземните води, а също така прониква в сградите. Може да се вдишва в белите дробове заедно с продуктите на разпада, където те ще останат известно време след експозицията. Поради тази причина радонът е класифициран като естествен източник на радиация.
Излагане на радон
Въпреки че радонът се среща естествено, ефектите му могат да бъдат увеличени или намалени от човешки дейности, като например изграждане на къща. Лошо запечатана избаДобре изолираният дом може да доведе до натрупване на радон в дома, излагайки обитателите му на риск. Широко разпространеното строителство на добре изолирани и запечатани домове в индустриализираните страни на север доведе до превръщането на радона в основен източник на радиация в някои общности в Северна Северна Америка и Европа. Някои строителни материали, като лек бетон със стипца от шисти, фосфогипс и италиански туф, могат да отделят радон, ако съдържат радий и са порьозни за газ.
Излагането на радиация от радон е косвено. Радонът има кратък период на полуразпад (4 дни) и се разпада на други твърди частици от радиоактивни нуклиди от радиевата серия. Тези радиоактивни елементи се вдишват и остават в белите дробове, причинявайки продължителна експозиция. По този начин се смята, че радонът е втората водеща причина за рак на белия дроб след тютюнопушенето и е отговорен за между 15 000 и 22 000 смъртни случая от рак годишно само в САЩ. Въпреки това, дискусията за противоположните експериментални резултати все още продължава.
По-голямата част от атмосферния фон се причинява от радон и продуктите от разпадането му. Гама спектърът показва забележими пикове при 609, 1120 и 1764 keV, които принадлежат на бисмут-214, продукт на разпад на радон. Атмосферният фон силно зависи от посоката на вятъра и метеорологичните условия. Радонът може също да се отделя от земята на изблици и след това да образува „радонови облаци“, които могат да пътуват десетки километри.
Пространствен фон
Земята и всички живи същества на нея са постояннобомбардиран от радиация от космоса. Това излъчване се състои главно от положително заредени йони, от протони до желязо, и по-големи ядра, произведени извън нашата слънчева система. Това излъчване взаимодейства с атомите в атмосферата, създавайки вторичен въздушен поток, включително рентгенови лъчи, мюони, протони, алфа частици, пиони, електрони и неутрони.
Прямата доза космическа радиация идва главно от мюони, неутрони и електрони и варира в различните части на света в зависимост от геомагнитното поле и надморската височина. Например град Денвър в Съединените щати (на височина от 1650 метра) получава около два пъти по-голяма доза космически лъчи, отколкото в точка на морското равнище.
Тази радиация е много по-силна в горната тропосфера на около 10 km и по този начин е от особено значение за членовете на екипажа и редовните пътници, които прекарват много часове годишно в тази среда. По време на полетите си екипажите на авиокомпаниите обикновено получават допълнителна професионална доза, варираща от 2,2 mSv (220 mrem) на година до 2,19 mSv/година, според различни проучвания.
Радиация в орбита
По подобен начин космическите лъчи причиняват по-висока фонова експозиция за астронавтите, отколкото за хората на земната повърхност. Астронавтите, работещи в ниски орбити, като служители на международни космически станции или совалки, са частично защитени от магнитното поле на Земята, но страдат и от така наречения пояс на Ван Алън, който е резултат от магнитното поле на Земята. Извън ниската околоземна орбита, катоизпитано от астронавтите на Аполо, пътуващи до Луната, тази фонова радиация е много по-интензивна и представлява значителна пречка за потенциално бъдещо дългосрочно изследване на Луната или Марс.
Космическите влияния също предизвикват елементарна трансмутация в атмосферата, при която генерираната от тях вторична радиация се комбинира с атомните ядра в атмосферата, образувайки различни нуклиди. Могат да бъдат произведени много така наречени космогенни нуклиди, но вероятно най-забележителният е въглерод-14, който се образува при взаимодействие с азотни атоми. Тези космогенни нуклиди в крайна сметка достигат земната повърхност и могат да бъдат включени в живите организми. Производството на тези нуклиди варира леко по време на краткосрочни метаморфози на слънчевия поток, но се счита за практически постоянно в големи мащаби - от хиляди до милиони години. Постоянното производство, включване и относително краткият полуживот на въглерод-14 са принципите, използвани при радиовъглеродното датиране на древни биологични материали като дървени артефакти или човешки останки.
Гама лъчи
Космическата радиация на морското ниво обикновено се появява като 511 keV гама радиация от позитронна анихилация, създадена от ядрени реакции на високоенергийни частици и гама лъчи. На голяма надморска височина има и принос от непрекъснатия спектър на спирачното лъчение. Ето защо сред учените въпросът за слънчевата радиация и радиационния баланс се счита за много важен.
Радиация вътре в тялото
Двата най-важни елемента, които изграждат човешкото тяло, а именно калий и въглерод, съдържат изотопи, които значително увеличават нашата фонова радиационна доза. Това означава, че те могат да бъдат и източници на радиоактивно излъчване.
Опасните химични елементи и съединения са склонни да се натрупват. Средното човешко тяло съдържа около 17 милиграма калий-40 (40K) и около 24 нанограма (10-8 g) въглерод-14 (14C) (период на полуразпад – 5730 години). Като се изключи вътрешното замърсяване с външни радиоактивни материали, тези два елемента са най-големите компоненти на вътрешното излагане на биологично функционалните компоненти на човешкото тяло. Около 4000 ядра се разпадат при 40K в секунда и същото количество при 14C. Енергията на бета частиците, образувани при 40K, е приблизително 10 пъти по-голяма от тази на бета частиците, образувани при 14C.
14C присъства в човешкото тяло при около 3700 Bq (0,1 µCi) с биологичен полуживот от 40 дни. Това означава, че разпадането на 14C произвежда около 3700 бета частици в секунда. Приблизително половината от човешките клетки съдържат 14C атом.
Глобална средна вътрешна доза радионуклиди, различни от радон и продуктите от разпада му, е 0,29 mSv/година, от които 0,17 mSv/год е при 40K, 0,12 mSv/год идват от урановата серия и торий и / 12 μSv година - от 14С. Също така си струва да се отбележи, че медицинските рентгенови апарати също са честорадиоактивни, но тяхното излъчване не е опасно за хората.
