Các loại bức xạ. Các loại bức xạ ion hóa, đơn vị đo, tác dụng lên cơ thể con người




Thuật ngữ "bức xạ" xuất phát từ từ Latinh bán kính có nghĩa là tia. Theo nghĩa rộng nhất của từ này, bức xạ bao gồm tất cả các loại bức xạ tồn tại trong tự nhiên: sóng vô tuyến, bức xạ hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím và cuối cùng là bức xạ ion hóa. Tất cả các loại bức xạ này, có tính chất điện từ, khác nhau về bước sóng, tần số và năng lượng.

Ngoài ra còn có các bức xạ có bản chất khác và là dòng gồm nhiều hạt khác nhau, ví dụ như hạt alpha, hạt beta, neutron, v.v..

Mỗi khi có một rào cản xuất hiện trên đường đi của bức xạ, nó sẽ truyền một phần hoặc toàn bộ năng lượng của nó sang rào cản đó. Và tác dụng cuối cùng của bức xạ phụ thuộc vào lượng năng lượng được truyền và hấp thụ trong cơ thể. Mọi người đều biết niềm vui của làn da rám nắng và nỗi đau khổ nhất cháy nắng. Rõ ràng là việc tiếp xúc quá nhiều với bất kỳ loại bức xạ nào đều gây ra hậu quả khó chịu.

Các loại bức xạ ion hóa là quan trọng nhất đối với sức khỏe con người. Khi bức xạ ion hóa đi qua mô, nó sẽ truyền năng lượng và ion hóa các nguyên tử trong các phân tử có vai trò sinh học quan trọng. Do đó, việc tiếp xúc với bất kỳ loại bức xạ ion hóa nào đều có thể ảnh hưởng đến sức khỏe theo cách này hay cách khác. Bao gồm các:

Bức xạ alphađây là những hạt nặng mang điện dương, gồm hai proton và hai neutron, liên kết chặt chẽ với nhau. Trong tự nhiên, hạt alpha phát sinh từ sự phân rã của nguyên tử các nguyên tố nặng như uranium, radium và thorium. Trong không khí, bức xạ alpha di chuyển không quá 5 cm và theo quy luật, bị chặn hoàn toàn bởi một tờ giấy hoặc lớp da chết bên ngoài. Tuy nhiên, nếu một chất phát ra hạt alpha xâm nhập vào cơ thể qua thức ăn hoặc không khí hít vào, nó sẽ chiếu xạ các cơ quan nội tạng và trở nên nguy hiểm.

Bức xạ bêtađây là những electron nhỏ hơn nhiều so với hạt alpha và có thể xuyên sâu vài cm vào cơ thể. Bạn có thể tự bảo vệ mình khỏi nó bằng một tấm kim loại mỏng, kính cửa sổ và thậm chí cả quần áo thông thường. Khi bức xạ beta đến các vùng không được bảo vệ của cơ thể, nó thường ảnh hưởng đến các lớp trên của da. Trong vụ tai nạn nhà máy điện hạt nhân Chernobyl năm 1986, lính cứu hỏa bị bỏng da do tiếp xúc rất mạnh với hạt beta. Nếu một chất phát ra hạt beta xâm nhập vào cơ thể sẽ chiếu xạ các mô bên trong.

Bức xạ gammađây là những photon, tức là sóng điện từ mang năng lượng. Trong không khí, nó có thể di chuyển quãng đường dài, mất dần năng lượng do va chạm với các nguyên tử của môi trường. Bức xạ gamma cường độ cao, nếu không được bảo vệ khỏi nó, có thể gây tổn hại không chỉ cho da mà còn cả các mô bên trong. Các vật liệu dày đặc và nặng như sắt và chì là những rào cản tuyệt vời đối với bức xạ gamma.

bức xạ tia X tương tự như bức xạ gamma phát ra từ hạt nhân, nhưng nó được tạo ra nhân tạo trong ống tia X, bản thân ống này không có tính phóng xạ. Vì ống tia X chạy bằng điện nên việc phát tia X có thể được bật hoặc tắt bằng một công tắc.

Bức xạ neutronđược hình thành trong quá trình phân hạch hạt nhân nguyên tử và có khả năng xuyên thấu cao. Các neutron có thể bị chặn lại bởi một lớp bê tông dày, nước hoặc parafin. May mắn thay, trong cuộc sống yên bình, thực tế không có bức xạ neutron ở bất cứ đâu ngoại trừ khu vực lân cận các lò phản ứng hạt nhân.

Liên quan đến tia X và bức xạ gamma, các định nghĩa thường được sử dụng là: "cứng""mềm mại". Đây là một đặc tính tương đối của năng lượng của nó và khả năng xuyên thấu liên quan của bức xạ (“năng lượng cứng” lớn hơn và khả năng xuyên thấu mạnh hơn, năng lượng “mềm” ít hơn). Bức xạ ion hóa và khả năng xuyên thấu của nó

phóng xạ

Số lượng neutron trong hạt nhân xác định xem hạt nhân đó có tính phóng xạ hay không. Để hạt nhân ở trạng thái ổn định, theo quy luật, số lượng neutron phải cao hơn số lượng proton một chút. Trong một hạt nhân ổn định, các proton và neutron liên kết chặt chẽ với nhau bởi lực hạt nhân đến mức không một hạt nào có thể thoát ra được. Cốt lõi như vậy sẽ luôn ở trạng thái cân bằng và bình tĩnh. Tuy nhiên, tình hình sẽ hoàn toàn khác nếu số lượng neutron làm đảo lộn trạng thái cân bằng. Trong trường hợp này, hạt nhân có năng lượng dư thừa và đơn giản là không thể giữ nguyên. Sớm hay muộn nó sẽ giải phóng năng lượng dư thừa của mình.

Các hạt nhân khác nhau giải phóng năng lượng của chúng những cách khác: có hình dạng sóng điện từ hoặc dòng hạt. Năng lượng này được gọi là bức xạ. phân rã phóng xạ

Quá trình trong đó các nguyên tử không ổn định giải phóng năng lượng dư thừa của chúng được gọi là phân rã phóng xạ và bản thân các nguyên tử đó được gọi là hạt nhân phóng xạ. Hạt nhân nhẹ với số lượng nhỏ proton và neutron trở nên ổn định sau một lần phân rã. Khi các hạt nhân nặng, chẳng hạn như uranium, phân rã, hạt nhân thu được vẫn không ổn định và do đó, phân rã thêm, hình thành hạt nhân mới, v.v. Chuỗi biến đổi hạt nhân kết thúc bằng sự hình thành hạt nhân ổn định. Những chuỗi như vậy có thể tạo thành các họ phóng xạ. Các họ phóng xạ của uranium và thorium được biết đến trong tự nhiên.

Ý tưởng về cường độ phân rã được đưa ra bởi khái niệm chu kỳ bán rã - khoảng thời gian mà một nửa số hạt nhân không ổn định của chất phóng xạ sẽ phân rã. Chu kỳ bán rã của mỗi hạt nhân phóng xạ là duy nhất và không thay đổi. Một hạt nhân phóng xạ, ví dụ, krypton-94, được sinh ra trong lò phản ứng hạt nhân và phân rã rất nhanh. Thời gian bán hủy của nó ít hơn một giây. Một loại khác, chẳng hạn như kali-40, được hình thành khi Vũ trụ ra đời và vẫn được bảo tồn trên hành tinh. Chu kỳ bán rã của nó được đo bằng hàng tỷ năm.

Bức xạ phóng xạ là tác động mạnh mẽ trên cơ thể con người, có khả năng gây ra những quá trình không thể đảo ngược dẫn đến hậu quả bi thảm. Tùy theo sức mạnh, các loại bức xạ phóng xạ khác nhau có thể gây ra những căn bệnh nghiêm trọng hoặc ngược lại có thể chữa lành vết thương cho con người. Một số trong số chúng được sử dụng cho mục đích chẩn đoán. Nói cách khác, mọi thứ đều phụ thuộc vào khả năng kiểm soát của quy trình, tức là. cường độ và thời gian tác động của nó lên các mô sinh học.

Bản chất của hiện tượng

Nói chung, thuật ngữ bức xạ dùng để chỉ sự giải phóng các hạt và sự lan truyền của chúng dưới dạng sóng. Phóng xạ liên quan đến sự phân rã tự phát của hạt nhân nguyên tử của một số chất với sự xuất hiện của dòng hạt tích điện năng lượng cao. Những chất có khả năng gây ra hiện tượng như vậy được gọi là hạt nhân phóng xạ.

Vậy bức xạ phóng xạ là gì? Thông thường, thuật ngữ này đề cập đến cả phát thải phóng xạ và bức xạ. Về cốt lõi, nó là dòng chảy định hướng của các hạt cơ bản có công suất đáng kể, gây ra sự ion hóa bất kỳ môi trường nào cản đường chúng: không khí, chất lỏng, kim loại, khoáng chất và các chất khác, cũng như các mô sinh học. Sự ion hóa của bất kỳ vật liệu nào đều dẫn đến sự thay đổi cấu trúc và tính chất cơ bản của nó. Các mô sinh học, bao gồm. cơ thể con người phải chịu những thay đổi không tương thích với hoạt động sống của họ.

Các loại bức xạ phóng xạ khác nhau có khả năng xuyên thấu và ion hóa khác nhau. Đặc tính gây hại phụ thuộc vào các đặc điểm chính sau của hạt nhân phóng xạ: loại bức xạ, cường độ dòng chảy, chu kỳ bán rã. Khả năng ion hóa được đánh giá bằng chỉ số cụ thể: số lượng ion của chất có thể ion hóa được hình thành ở khoảng cách 10 mm dọc theo đường xuyên thấu của bức xạ.

Tác động tiêu cực đến con người

Sự tiếp xúc với bức xạ ở người dẫn đến những thay đổi về cấu trúc trong các mô của cơ thể. Kết quả của quá trình ion hóa, các gốc tự do xuất hiện trong chúng, là những phân tử hoạt động hóa học gây tổn hại và tiêu diệt tế bào. Hệ thống tiêu hóa, tiết niệu và tạo máu là những hệ thống bị ảnh hưởng đầu tiên và nặng nề nhất. Các triệu chứng nghiêm trọng của rối loạn chức năng của họ xuất hiện: buồn nôn và nôn, sốt, rối loạn chức năng ruột.

Khá điển hình là đục thủy tinh thể do bức xạ, do tiếp xúc với bức xạ trên mô mắt. Những hậu quả nghiêm trọng khác của việc tiếp xúc với bức xạ cũng được quan sát thấy: xơ cứng mạch máu, khả năng miễn dịch giảm mạnh, các vấn đề về máu. Tổn thương cơ chế di truyền đặc biệt nguy hiểm. Các gốc hoạt động thu được có khả năng thay đổi cấu trúc của chất mang thông tin di truyền chính - DNA. Những rối loạn như vậy có thể dẫn đến những đột biến khó lường, ảnh hưởng đến các thế hệ tiếp theo.

Mức độ tổn hại đối với cơ thể con người phụ thuộc vào loại bức xạ phóng xạ xảy ra, cường độ và độ nhạy cảm của từng cá nhân. Chỉ báo chính- liều bức xạ, cho biết lượng bức xạ xâm nhập vào cơ thể. Người ta đã xác định rằng một liều lớn duy nhất nguy hiểm hơn nhiều so với việc tích lũy một liều như vậy trong thời gian tiếp xúc kéo dài với bức xạ năng lượng thấp. Lượng bức xạ được cơ thể hấp thụ được đo bằng evert (Ev).

Bất kỳ môi trường sống nào cũng có mức độ bức xạ nhất định. Mức bức xạ nền không cao hơn 0,18-0,2 mEv/h hoặc 20 microroentgen được coi là bình thường. Mức độ nghiêm trọng dẫn đến tử vong ước tính khoảng 5,5-6,5 Ev.

Các loại bức xạ

Như đã lưu ý, bức xạ phóng xạ và các loại của nó có thể ảnh hưởng đến cơ thể con người theo những cách khác nhau. Có thể phân biệt các loại bức xạ chính sau đây.

Bức xạ dạng hạt, là một dòng hạt:

  1. Bức xạ alpha. Đây là dòng gồm các hạt alpha có khả năng ion hóa rất lớn nhưng độ sâu thâm nhập nhỏ. Ngay cả một mảnh giấy dày cũng có thể ngăn chặn những hạt như vậy. Quần áo của một người đóng vai trò bảo vệ khá hiệu quả.
  2. Bức xạ beta được tạo ra bởi một dòng hạt beta di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Do tốc độ cực lớn nên các hạt này có khả năng xuyên thấu cao hơn nhưng khả năng ion hóa của chúng thấp hơn so với phiên bản trước. Có thể phục vụ như một màn hình từ bức xạ này cửa sổ cửa sổ hoặc một tấm kim loại dày 8-10 mm. Nó rất nguy hiểm cho con người nếu tiếp xúc trực tiếp với da.
  3. Bức xạ neutron bao gồm các neutron và có tác hại lớn nhất. Bảo vệ đầy đủ chống lại chúng được cung cấp bởi các vật liệu có chứa hydro trong cấu trúc của chúng: nước, parafin, polyetylen, v.v.

Bức xạ sóng, là sự truyền năng lượng xuyên tâm:

  1. Về bản chất, bức xạ gamma là trường điện từ, được tạo ra trong quá trình biến đổi phóng xạ trong nguyên tử. Sóng được phát ra dưới dạng lượng tử, xung. Bức xạ có khả năng xuyên qua rất cao nhưng khả năng ion hóa thấp. Để bảo vệ khỏi những tia như vậy, cần có màn chắn làm bằng kim loại nặng.
  2. X-quang, hoặc tia X. Những tia lượng tử này về nhiều mặt tương tự như tia gamma, nhưng khả năng xuyên thấu của chúng có phần giảm đi. Loại sóng này được tạo ra trong các thiết bị tia X chân không bằng cách đập các electron vào một mục tiêu đặc biệt. Mục đích chẩn đoán của bức xạ này đã được biết rõ. Tuy nhiên, cần nhớ rằng hành động kéo dài có thể gây ra đến cơ thể con người tổn hại nghiêm trọng.

Làm thế nào một người có thể bị chiếu xạ?

Một người nhận được bức xạ phóng xạ nếu bức xạ xuyên qua cơ thể anh ta. Nó có thể xảy ra theo 2 cách: ảnh hưởng bên ngoài và bên trong. Trong trường hợp đầu tiên, nguồn bức xạ phóng xạ nằm ở bên ngoài và vì nhiều lý do khác nhau mà một người rơi vào trường hoạt động của nó mà không được bảo vệ thích hợp. Phơi nhiễm bên trong xảy ra khi hạt nhân phóng xạ xâm nhập vào cơ thể. Điều này có thể xảy ra khi tiêu thụ thực phẩm hoặc chất lỏng bị chiếu xạ, tiếp xúc với bụi và khí, khi hít thở không khí bị ô nhiễm, v.v.

Các nguồn bức xạ bên ngoài có thể được chia thành 3 loại:

  1. Nguồn tự nhiên: nặng nguyên tố hóa học và các đồng vị phóng xạ.
  2. Nguồn nhân tạo: các thiết bị kỹ thuật cung cấp bức xạ trong các phản ứng hạt nhân thích hợp.
  3. Bức xạ cảm ứng: môi trường khác nhau sau khi tiếp xúc với bức xạ ion hóa cường độ cao, bản thân chúng trở thành nguồn bức xạ.

Các vật thể nguy hiểm nhất về khả năng tiếp xúc với bức xạ bao gồm các nguồn bức xạ sau:

  1. Các ngành liên quan đến khai thác, xử lý, làm giàu hạt nhân phóng xạ, sản xuất nhiên liệu hạt nhân cho các lò phản ứng, đặc biệt là ngành công nghiệp uranium.
  2. Lò phản ứng hạt nhân thuộc bất kỳ loại nào, bao gồm cả. trong các nhà máy điện và tàu thuyền.
  3. Các doanh nghiệp hóa chất phóng xạ tham gia tái tạo nhiên liệu hạt nhân.
  4. Nơi lưu giữ (xử lý) chất thải phóng xạ, cũng như các doanh nghiệp xử lý chúng.
  5. sử dụng phát thải bức xạ trong các ngành công nghiệp khác nhau: y học, địa chất, nông nghiệp, công nghiệp, v.v.
  6. Sự thử nghiệm vũ khí hạt nhân, vụ nổ hạt nhân vì mục đích hòa bình.

Biểu hiện tổn thương cơ thể

Đặc điểm của bức xạ phóng xạ đóng vai trò quyết định mức độ tổn hại đối với cơ thể con người. Do phơi nhiễm, bệnh phóng xạ phát triển, có thể có hai hướng: tổn thương cơ thể và di truyền. Dựa vào thời điểm biểu hiện mà phân biệt tác dụng sớm và tác dụng muộn.

Hiệu ứng sớm bộc lộ triệu chứng đặc trưng trong khoảng thời gian từ 1 giờ đến 2 tháng. Các dấu hiệu sau đây được coi là điển hình: da đỏ và bong tróc, đục thủy tinh thể, gián đoạn quá trình tạo máu. Lựa chọn cực đoan với một lượng phóng xạ lớn là cái chết. Thiệt hại cục bộ được đặc trưng bởi các dấu hiệu như bỏng bức xạ da và màng nhầy.

Những biểu hiện lâu dài sẽ bộc lộ sau 3-5 tháng, thậm chí sau vài năm. Trong trường hợp này, các tổn thương da dai dẳng, khối u ác tính ở nhiều vị trí khác nhau, khả năng miễn dịch suy giảm mạnh, thay đổi thành phần máu (giảm đáng kể mức độ hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu và bạch cầu trung tính). Kết quả là, nhiều loại bệnh truyền nhiễm, tuổi thọ giảm đáng kể.

Để ngăn chặn con người tiếp xúc với bức xạ ion hóa, nhiều loại bảo vệ khác nhau được sử dụng, tùy thuộc vào loại bức xạ. Ngoài ra, các tiêu chuẩn nghiêm ngặt được quy định về thời gian tối đa của một người ở trong vùng chiếu xạ, khoảng cách tối thiểu tới nguồn bức xạ, việc sử dụng quỹ cá nhân bảo vệ và lắp đặt màn chắn bảo vệ.

Bức xạ phóng xạ có thể có tác dụng mạnh tác động hủy diệt tới mọi mô của cơ thể con người. Đồng thời, nó cũng được sử dụng trong điều trị các bệnh khác nhau. Tất cả phụ thuộc vào liều bức xạ mà một người nhận được ở chế độ đơn lẻ hoặc dài hạn. Chỉ tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn bảo vệ bức xạ mới giúp duy trì sức khỏe, ngay cả khi bạn đang ở trong phạm vi nguồn bức xạ.

Giới thiệu

Bức xạ ion hóa, nếu chúng ta nói về nó trong nhìn chung, là nhiều loại vi hạt và trường vật lý có khả năng ion hóa vật chất. Các loại bức xạ ion hóa chính là bức xạ điện từ (tia X và bức xạ gamma), cũng như các dòng hạt tích điện - hạt alpha và hạt beta, phát sinh trong vụ nổ hạt nhân. Bảo vệ khỏi các yếu tố gây thiệt hại là nền tảng của nền quốc phòng dân sự của đất nước. Hãy xem xét các loại bức xạ ion hóa chính.

Các loại bức xạ

Bức xạ alpha

Bức xạ alpha là dòng hạt tích điện dương được hình thành bởi 2 proton và 2 neutron. Hạt này giống hệt hạt nhân của nguyên tử helium-4 (4He2+). Được hình thành trong quá trình phân rã alpha của hạt nhân. Bức xạ Alpha lần đầu tiên được phát hiện bởi E. Rutherford. Nghiên cứu các nguyên tố phóng xạ, đặc biệt là nghiên cứu các nguyên tố phóng xạ như uranium, radium và Actinium, E. Rutherford đã đi đến kết luận rằng tất cả các nguyên tố phóng xạ đều phát ra tia alpha và beta. Và quan trọng hơn, độ phóng xạ của bất kỳ nguyên tố phóng xạ nào cũng giảm sau một khoảng thời gian cụ thể. Nguồn bức xạ alpha là các nguyên tố phóng xạ. Không giống như các loại bức xạ ion hóa khác, bức xạ alpha là loại bức xạ vô hại nhất. Nó chỉ nguy hiểm khi một chất như vậy xâm nhập vào cơ thể (hít vào, ăn, uống, cọ xát, v.v.), vì tầm hoạt động của hạt alpha, ví dụ như có năng lượng 5 MeV, trong không khí là 3,7 cm, và trong mô sinh học 0,05 mm. Bức xạ alpha từ hạt nhân phóng xạ đi vào cơ thể gây ra sự tàn phá thực sự khủng khiếp, bởi vì hệ số chất lượng của bức xạ alpha có năng lượng nhỏ hơn 10 MeV là 20 mm. và tổn thất năng lượng xảy ra rất lớp mỏng mô sinh học. Nó gần như đốt cháy anh ta. Khi các hạt alpha được cơ thể sống hấp thụ, có thể gây đột biến (yếu tố gây đột biến), gây ung thư (chất hoặc tác nhân vật lý (bức xạ) có thể gây ra sự phát triển của khối u ác tính) và các tác động tiêu cực khác. Khả năng xuyên thấu của A.-i. nhỏ vì được giữ bởi một tờ giấy.

Bức xạ bêta

Hạt beta (hạt beta), một hạt tích điện phát ra từ quá trình phân rã beta. Dòng hạt beta được gọi là tia beta hoặc bức xạ beta.

Hạt beta tích điện âm là electron (b-), hạt beta tích điện dương là positron (b+).

Năng lượng của các hạt beta được phân bố liên tục từ 0 đến năng lượng cực đại nào đó, tùy thuộc vào đồng vị phân rã; năng lượng tối đa này nằm trong khoảng từ 2,5 keV (đối với rhenium-187) đến hàng chục MeV (đối với các hạt nhân có thời gian tồn tại ngắn ở xa đường ổn định beta).

Tia beta bị lệch khỏi phương thẳng dưới tác dụng của điện trường và từ trường. Tốc độ của các hạt trong tia beta gần bằng tốc độ ánh sáng.

Tia beta có khả năng ion hóa chất khí, gây ra phản ứng hoá học, phát quang, tác dụng lên tấm ảnh.

Liều lượng đáng kể của bức xạ beta bên ngoài có thể gây bỏng bức xạ cho da và dẫn đến bệnh tật do phóng xạ. Nguy hiểm hơn nữa là bức xạ bên trong từ các hạt nhân phóng xạ hoạt động beta xâm nhập vào cơ thể. Bức xạ beta có khả năng xuyên thấu kém hơn đáng kể so với bức xạ gamma (tuy nhiên, có cường độ lớn hơn bức xạ alpha). Một lớp chất bất kỳ có mật độ bề mặt khoảng 1 g/cm2 (ví dụ, vài mm nhôm hoặc vài mét không khí) gần như hấp thụ hoàn toàn các hạt beta có năng lượng khoảng 1 MeV.

Bức xạ gamma

Bức xạ gamma là một loại bức xạ điện từ có bước sóng cực ngắn -< 5Ч10-3 нм и вследствие этого ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. Гамма-квантами являются фотоны высокой энергии. Обычно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 105 эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1-100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению, если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке-то к рентгеновскому излучению. Очевидно, физически кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно.

Bức xạ gamma được phát ra trong quá trình chuyển tiếp giữa các trạng thái kích thích của hạt nhân nguyên tử (năng lượng của các tia gamma đó dao động từ ~1 keV đến hàng chục MeV), trong các phản ứng hạt nhân (ví dụ, trong quá trình hủy của một electron và một positron, sự phân rã của một pion trung hòa, v.v.), cũng như khi các hạt tích điện bị lệch trong từ trường và điện trường (xem Bức xạ Synchrotron).

Tia gamma, không giống như tia b và tia b, không bị lệch bởi điện trường và từ trường và được đặc trưng bởi khả năng xuyên thấu lớn hơn ở những năng lượng bằng nhau và các điều kiện khác. điều kiện bình đẳng. Tia gamma gây ra sự ion hóa các nguyên tử của một chất. Các quá trình chính xảy ra khi bức xạ gamma đi qua vật chất:

Hiệu ứng quang điện (một lượng tử gamma bị hấp thụ bởi một electron của vỏ nguyên tử, truyền toàn bộ năng lượng cho nó và ion hóa nguyên tử).

Tán xạ Compton (lượng tử gamma bị tán xạ bởi một electron, truyền một phần năng lượng của nó sang nó).

Sự ra đời của các cặp electron-positron (trong trường hạt nhân, một lượng tử gamma có năng lượng ít nhất 2mec2 = 1,022 MeV được chuyển hóa thành electron và positron).

Các quá trình quang hạt nhân (ở năng lượng trên vài chục MeV, lượng tử gamma có khả năng đánh bật các nucleon ra khỏi hạt nhân).

Tia gamma, giống như mọi photon khác, có thể bị phân cực.

Chiếu xạ bằng lượng tử gamma, tùy thuộc vào liều lượng và thời gian, có thể gây ra bệnh phóng xạ mãn tính và cấp tính. Hiệu ứng ngẫu nhiên của bức xạ bao gồm nhiều loại ung thư. Đồng thời, chiếu xạ gamma ngăn chặn sự phát triển của ung thư và các tế bào phân chia nhanh chóng khác. Bức xạ gamma là một yếu tố gây đột biến và gây quái thai.

Một lớp chất có thể đóng vai trò bảo vệ chống lại bức xạ gamma. Hiệu quả bảo vệ (nghĩa là xác suất hấp thụ lượng tử gamma khi đi qua nó) tăng lên khi độ dày của lớp, mật độ của chất và hàm lượng hạt nhân nặng trong đó (chì, vonfram, uranium cạn kiệt, v.v.) tăng lên. .).

Các loại bức xạ ion hóa

Bức xạ ion hóa (IR) - dòng của các hạt cơ bản (electron, positron, proton, neutron) và lượng tử năng lượng điện từ, sự truyền qua một chất dẫn đến sự ion hóa (hình thành các ion phân cực trái dấu) và kích thích các nguyên tử và phân tử của nó. Ion hóa - sự biến đổi các nguyên tử hoặc phân tử trung hòa thành các hạt mang điện - ion.bII rơi xuống Trái đất dưới dạng tia vũ trụ, phát sinh do sự phân rã phóng xạ của hạt nhân nguyên tử (hạt απ β, γ– và tia X), được tạo ra một cách nhân tạo trong các máy gia tốc hạt tích điện. Điều đáng quan tâm trong thực tế là các loại phổ biến nhất của IR - dòng của hạt a và β, bức xạ γ, tia X và dòng neutron.

Bức xạ alpha(a) – dòng hạt tích điện dương – hạt nhân helium. Hiện nay, người ta đã biết hơn 120 hạt nhân phóng xạ alpha nhân tạo và tự nhiên, khi phát ra hạt alpha sẽ mất 2 proton và 2 neutron. Tốc độ của các hạt trong quá trình phân rã là 20 nghìn km/s. Đồng thời, các hạt α có khả năng xuyên thấu thấp nhất; chiều dài đường đi của chúng (khoảng cách từ nguồn đến khả năng hấp thụ) trong cơ thể là 0,05 mm, trong không khí - 8–10 cm, chúng thậm chí không thể xuyên qua một tờ giấy. , nhưng mật độ ion hóa trên một đơn vị phạm vi rất lớn (từ 1 cm đến hàng chục nghìn cặp), vì vậy những hạt này có khả năng ion hóa lớn nhất và nguy hiểm bên trong cơ thể.

Bức xạ bêta(β) – dòng chảy của các hạt tích điện âm. Hiện nay người ta đã biết khoảng 900 đồng vị phóng xạ beta. Khối lượng của hạt β nhỏ hơn hạt α vài chục nghìn lần nhưng chúng có khả năng xuyên thấu lớn hơn. Tốc độ của chúng là 200–300 nghìn km/s. Chiều dài đường truyền từ nguồn trong không khí là 1800 cm, trong mô người - 2,5 cm các hạt β được giữ lại hoàn toàn bằng vật liệu rắn (tấm nhôm 3,5 mm, thủy tinh hữu cơ); khả năng ion hóa của chúng kém hơn 1000 lần so với hạt α.

Bức xạ gamma (γ) – bức xạ điện từ có bước sóng từ 1 · 10 -7 m đến 1 · 10 -14 m; phát ra khi các electron nhanh trong một chất giảm tốc. Nó xảy ra trong quá trình phân rã của hầu hết các chất phóng xạ và có khả năng xuyên thấu rất lớn; di chuyển với tốc độ ánh sáng. Trong điện trường và từ trường, tia γ không bị lệch. Bức xạ này có khả năng ion hóa thấp hơn bức xạ a và beta, vì mật độ ion hóa trên một đơn vị chiều dài rất thấp.

bức xạ tia X có thể thu được trong các ống tia X đặc biệt, trong máy gia tốc điện tử, trong quá trình giảm tốc của các electron nhanh trong vật chất và trong quá trình chuyển electron từ lớp vỏ electron bên ngoài của nguyên tử sang lớp bên trong, khi các ion được tạo ra. Tia X, giống như bức xạ γ, có khả năng ion hóa thấp nhưng độ xuyên thấu lớn.

neutron - Các hạt cơ bản hạt nhân nguyên tử, khối lượng của chúng nhỏ hơn khối lượng hạt α 4 lần. Thời gian sống của chúng là khoảng 16 phút. Neutron không có điện tích. Chiều dài đường đi của neutron chậm trong không khí là khoảng 15 m, trong môi trường sinh học - 3 cm; đối với neutron nhanh - tương ứng là 120 m và 10 cm. Loại thứ hai có khả năng xuyên thấu cao và gây nguy hiểm lớn nhất.

Có hai loại bức xạ ion hóa:

Hạt, bao gồm các hạt có khối lượng nghỉ khác 0 (bức xạ α-, β– và neutron);

Điện từ (bức xạ tia γ và tia X) - có bước sóng rất ngắn.

Để đánh giá tác động của bức xạ ion hóa lên bất kỳ chất và sinh vật sống nào, người ta sử dụng số lượng đặc biệt - liều bức xạ.Đặc điểm chính của sự tương tác giữa bức xạ ion hóa và môi trường là hiệu ứng ion hóa. Trong giai đoạn đầu phát triển của phép đo liều bức xạ, việc xử lý bức xạ tia X lan truyền trong không khí thường là cần thiết nhất. Do đó, mức độ ion hóa của không khí trong ống hoặc thiết bị tia X được sử dụng làm thước đo định lượng của trường bức xạ. Một phép đo định lượng dựa trên lượng ion hóa của không khí khô ở điều kiện bình thường áp suất không khí, khá dễ đo, được gọi là liều phơi nhiễm.

Liều tiếp xúc xác định khả năng ion hóa của tia X và tia γ và biểu thị năng lượng bức xạ chuyển thành động năng của các hạt tích điện trên một đơn vị khối lượng không khí trong khí quyển. Liều tiếp xúc là tỷ lệ giữa tổng điện tích của tất cả các ion cùng dấu trong một thể tích không khí cơ bản với khối lượng không khí trong thể tích đó. Đơn vị SI của liều phơi nhiễm là coulomb chia cho kilôgam (C/kg). Đơn vị phi hệ thống là roentgen (R). 1 C/kg = 3880 R. Khi mở rộng vòng tròn loài đã biết bức xạ ion hóa và các lĩnh vực ứng dụng của nó, hóa ra không thể dễ dàng xác định được thước đo tác động của bức xạ ion hóa lên vật chất do tính phức tạp và đa dạng của các quá trình xảy ra trong trường hợp này. Điều quan trọng nhất trong số đó, làm phát sinh những thay đổi hóa lý trong chất được chiếu xạ và dẫn đến hiệu ứng bức xạ nhất định, là sự hấp thụ năng lượng của bức xạ ion hóa của chất đó. Kết quả là khái niệm liều hấp thụ nảy sinh.

Liều hấp thụ cho thấy bao nhiêu năng lượng bức xạ được hấp thụ trên một đơn vị khối lượng của bất kỳ chất được chiếu xạ nào và được xác định bằng tỷ lệ giữa năng lượng hấp thụ của bức xạ ion hóa với khối lượng của chất đó. Đơn vị đo liều hấp thụ trong hệ SI là Gray (Gy). 1 Gy là liều mà 1 J năng lượng bức xạ ion hóa được truyền tới khối lượng 1 kg Đơn vị liều hấp thụ ngoài hệ thống là rad. 1 Gy = 100 rad. Nghiên cứu về hậu quả riêng lẻ của việc chiếu xạ các mô sống đã chỉ ra rằng, với cùng liều lượng hấp thụ, các loại bức xạ khác nhau tạo ra các tác động sinh học khác nhau lên cơ thể. Điều này là do thực tế là một hạt nặng hơn (ví dụ như proton) tạo ra nhiều ion trên một đơn vị đường dẫn trong mô hơn là một hạt nhẹ hơn (ví dụ như electron). Đối với cùng một liều hấp thụ, hiệu ứng phá hủy sinh học phóng xạ càng cao thì độ ion hóa do bức xạ tạo ra càng dày đặc. Để tính đến hiệu ứng này, khái niệm về liều tương đương đã được đưa ra.

Liều tương đươngđược tính bằng cách nhân giá trị liều hấp thụ với một hệ số đặc biệt - hệ số tương đối hiệu quả sinh học(RBE) hoặc yếu tố chất lượng. Các giá trị hệ số cho các loại bức xạ khác nhau được đưa ra trong bảng. 7.



Bảng 7

Hệ số hiệu quả sinh học tương đối đối với các loại bức xạ

Đơn vị đo liều tương đương trong hệ SI là Siert (Sv). Giá trị 1 Sv bằng liều tương đương của bất kỳ loại bức xạ nào được hấp thụ trong 1 kg mô sinh học và tạo ra hiệu ứng sinh học tương đương với liều hấp thụ của 1 Gy bức xạ photon. Đơn vị đo liều tương đương phi hệ thống là rem (tương đương sinh học của rad). 1 Sv = 100 rem. Một số cơ quan và mô của con người nhạy cảm hơn với tác động của bức xạ so với những cơ quan khác: ví dụ, với cùng một liều lượng tương đương, ung thư có nhiều khả năng xảy ra ở phổi hơn so với ở phổi. tuyến giáp và việc chiếu xạ tuyến sinh dục đặc biệt nguy hiểm do nguy cơ gây tổn hại gen. Vì vậy, cần tính đến liều bức xạ tới các cơ quan và mô khác nhau. hệ số khác nhau, được gọi là hệ số rủi ro bức xạ. Nhân giá trị liều tương đương với hệ số rủi ro bức xạ tương ứng và tính tổng trên tất cả các mô và cơ quan, chúng ta thu được liều hiệu quả phản ánh toàn bộ tác dụng lên cơ thể. Các hệ số có trọng số được thiết lập theo kinh nghiệm và được tính toán sao cho tổng của chúng đối với toàn bộ sinh vật là một. Đơn vị liều hiệu dụng giống như đơn vị liều tương đương. Nó cũng được đo bằng Sierert hoặc Rem.

Bức xạ ion hóa là sự kết hợp của nhiều loại vi hạt và trường vật lý có khả năng ion hóa một chất, nghĩa là tạo thành các hạt tích điện trong đó - các ion.

MỤC III. CƠ CHẾ KINH TẾ VÀ QUẢN LÝ AN TOÀN CUỘC SỐNG ĐỂ ĐẢM BẢO

Có một số loại bức xạ ion hóa: bức xạ alpha, beta, gamma và bức xạ neutron.

Bức xạ alpha

Sự hình thành các hạt alpha tích điện dương có sự tham gia của 2 proton và 2 neutron là một phần của hạt nhân helium. Các hạt alpha được hình thành trong quá trình phân rã của hạt nhân nguyên tử và có thể có động năng ban đầu từ 1,8 đến 15 MeV. Đặc điểm đặc trưng của bức xạ alpha là khả năng ion hóa cao và khả năng xuyên thấu thấp. Khi chuyển động, các hạt alpha mất năng lượng rất nhanh và điều này dẫn đến thực tế là nó không đủ để vượt qua các bề mặt nhựa mỏng. Nói chung, việc tiếp xúc bên ngoài với các hạt alpha, nếu không tính đến các hạt alpha năng lượng cao thu được bằng máy gia tốc, sẽ không gây hại cho con người, nhưng sự xâm nhập của các hạt vào cơ thể có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe, vì alpha hạt nhân phóng xạ Chúng có thời gian bán hủy dài và có khả năng ion hóa mạnh. Nếu nuốt phải, các hạt alpha thường có thể nguy hiểm hơn cả bức xạ beta và gamma.

Bức xạ bêta

Các hạt beta tích điện có tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, được hình thành do sự phân rã beta. Tia beta có khả năng xuyên thấu lớn hơn tia alpha - chúng có thể gây ra phản ứng hóa học, phát quang, ion hóa khí và có tác dụng lên các tấm ảnh. Để bảo vệ chống lại dòng hạt beta tích điện (có năng lượng không quá 1 MeV), chỉ cần sử dụng một tấm nhôm thông thường dày 3-5 mm là đủ.

Bức xạ photon: tia gamma và tia X

Bức xạ photon bao gồm hai loại bức xạ: tia X (có thể là bức xạ hãm và đặc trưng) và bức xạ gamma.

Loại bức xạ photon phổ biến nhất là các hạt gamma có bước sóng cực ngắn, năng lượng rất cao, là dòng photon năng lượng cao, không mang điện. Không giống như tia alpha và beta, các hạt gamma không bị lệch bởi từ trường và điện trường và có khả năng xuyên thấu lớn hơn đáng kể. Với số lượng nhất định và trong một khoảng thời gian phơi nhiễm nhất định, bức xạ gamma có thể gây ra bệnh tật do phóng xạ và dẫn đến nhiều bệnh ung thư khác nhau. Chỉ có các nguyên tố hóa học nặng như chì, uranium nghèo và vonfram mới có thể ngăn chặn sự lan rộng của dòng hạt gamma.

Bức xạ neutron

Nguồn bức xạ neutron có thể là các vụ nổ hạt nhân, lò phản ứng hạt nhân, phòng thí nghiệm và các cơ sở công nghiệp.

Bản thân neutron là các hạt trung hòa về điện, không ổn định (chu kỳ bán rã của neutron tự do là khoảng 10 phút), do chúng không mang điện tích nên có đặc điểm là khả năng xuyên thấu cao với mức độ tương tác yếu với vật chất. Bức xạ neutron rất nguy hiểm nên một số vật liệu đặc biệt, chủ yếu chứa hydro, được sử dụng để bảo vệ chống lại nó. Bức xạ neutron được hấp thụ tốt nhất bởi nước thông thường, polyetylen, parafin và dung dịch hydroxit kim loại nặng.

Bức xạ ion hóa ảnh hưởng đến các chất như thế nào?

Tất cả các loại bức xạ ion hóa, ở mức độ này hay mức độ khác, đều ảnh hưởng đến các chất khác nhau, nhưng nó rõ rệt nhất ở các hạt gamma và neutron. Vì vậy, với việc tiếp xúc kéo dài, chúng có thể thay đổi đáng kể các đặc tính Vật liệu khác nhau, thay đổi Thành phần hóa học các chất, ion hóa chất điện môi và có tác dụng phá hủy các mô sinh học. Bức xạ nền tự nhiên sẽ không gây hại nhiều cho con người, tuy nhiên, khi xử lý các nguồn bức xạ ion hóa nhân tạo, bạn nên hết sức cẩn thận và thực hiện mọi biện pháp cần thiết để giảm thiểu mức độ tiếp xúc với bức xạ trên cơ thể.

Các loại bức xạ ion hóa và tính chất của chúng

Bức xạ ion hóa là tên được đặt cho các dòng hạt và lượng tử điện từ, do đó các ion tích điện khác nhau được hình thành trên môi trường.

Các loại bức xạ khác nhau đều kèm theo sự giải phóng một lượng năng lượng nhất định và có khả năng xuyên thấu khác nhau nên có tác dụng khác nhau đối với cơ thể. Mối nguy hiểm lớn nhất đối với con người đến từ các bức xạ phóng xạ như tia y, tia X, neutron, a và b.

Tia X và tia Y là những dòng năng lượng lượng tử. Bức xạ gamma có bước sóng ngắn hơn tia X. Về bản chất và tính chất, các bức xạ này khác nhau rất ít, có khả năng xuyên thấu cao, độ truyền thẳng và khả năng tạo ra bức xạ thứ cấp và tán xạ trong môi trường mà chúng đi qua. Tuy nhiên, trong khi tia X thường được tạo ra bằng thiết bị điện tử thì tia Y được phát ra bởi các đồng vị phóng xạ hoặc không ổn định.

Các loại bức xạ ion hóa còn lại là các hạt vật chất (nguyên tử) chuyển động nhanh, một số mang điện tích, số khác thì không.

Neutron là hạt không tích điện duy nhất được tạo ra bởi bất kỳ sự biến đổi phóng xạ nào, có khối lượng bằng khối lượng của proton. Vì các hạt này trung hòa về điện nên chúng thâm nhập sâu vào bất kỳ chất nào, kể cả mô sống. Neutron là các hạt cơ bản tạo nên hạt nhân của nguyên tử.

Khi đi qua vật chất, chúng chỉ tương tác với hạt nhân nguyên tử, truyền một phần năng lượng cho chúng và tự thay đổi hướng chuyển động. Hạt nhân của các nguyên tử “nhảy ra” khỏi lớp vỏ electron và đi qua vật chất, tạo ra sự ion hóa.

Electron là các hạt nhẹ, tích điện âm tồn tại trong tất cả các nguyên tử ổn định. Các electron thường được sử dụng trong quá trình phân rã phóng xạ của vật chất và khi đó được gọi là hạt beta. Chúng cũng có thể thu được trong điều kiện phòng thí nghiệm. Năng lượng bị mất bởi các electron khi đi qua vật chất được dành cho việc kích thích và ion hóa, cũng như sự hình thành các bức xạ hãm.

Hạt alpha là hạt nhân của các nguyên tử helium, không có electron quỹ đạo và gồm hai proton và hai neutron liên kết với nhau. Chúng mang điện tích dương, tương đối nặng và khi đi qua một chất, chúng tạo ra sự ion hóa một chất có mật độ cao.

Thông thường các hạt alpha được phát ra trong quá trình phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng tự nhiên (radium, thorium, uranium, polonium, v.v.).

Các hạt tích điện (electron và hạt nhân của nguyên tử helium), đi qua chất, tương tác với electron của nguyên tử, lần lượt mất đi 35 và 34 eV. Trong trường hợp này, một nửa năng lượng được dùng cho quá trình ion hóa (tách electron khỏi nguyên tử) và nửa còn lại dùng để kích thích các nguyên tử và phân tử của môi trường (chuyển electron sang lớp vỏ cách xa hạt nhân hơn) .

Số lượng nguyên tử bị ion hóa và kích thích được hình thành bởi một hạt alpha trên một đơn vị chiều dài đường đi trong môi trường lớn hơn hàng trăm lần so với hạt p (Bảng 5.1).

Bảng 5.1. Phạm vi của các hạt a và b có năng lượng khác nhau trong mô cơ

Năng lượng hạt, MeV

Số dặm, micron

Năng lượng hạt, MeV

Số dặm, micron

Năng lượng hạt, MeV

Số dặm, micron

Điều này là do khối lượng của hạt a lớn hơn khối lượng của hạt b khoảng 7000 lần, do đó, ở cùng một năng lượng, tốc độ của nó nhỏ hơn đáng kể so với tốc độ của hạt b.

Hạt alpha phát ra trong quá trình phân rã phóng xạ có tốc độ xấp xỉ 20 nghìn km/s, trong khi tốc độ của hạt beta gần bằng tốc độ ánh sáng và lên tới 200...270 nghìn km/s. Rõ ràng là cái gì tốc độ ít hơn hạt thì xác suất tương tác của nó với các nguyên tử của môi trường càng lớn và do đó, tổn thất năng lượng trên một đơn vị đường đi trong môi trường càng lớn - nghĩa là quãng đường càng ít. Từ cái bàn 5.1 suy ra rằng phạm vi hoạt động của các hạt a trong mô cơ nhỏ hơn 1000 lần so với phạm vi hoạt động của các hạt beta có cùng năng lượng.

Khi bức xạ ion hóa đi qua các sinh vật sống, nó sẽ truyền năng lượng không đều đến các mô và tế bào sinh học. Kết quả là, mặc dù không một số lượng lớn năng lượng được mô hấp thụ, một số tế bào của vật chất sống sẽ bị tổn hại đáng kể. Tổng ảnh hưởng của bức xạ ion hóa cục bộ trong tế bào và mô được trình bày trong bảng. 5.2.

Bảng 5.2. Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa

Bản chất của tác động

Các giai đoạn phơi nhiễm

Hiệu ứng tác động

Tác dụng trực tiếp của bức xạ

10 -24 … 10 -4 giây 10 16 …10 8 giây

Hấp thụ năng lượng. Tương tác ban đầu. Tia X và bức xạ y, neutron Electron, proton, hạt alpha

10 -12… 10 -8 giây

Giai đoạn hóa lý. Truyền năng lượng dưới dạng ion hóa dọc theo quỹ đạo sơ cấp. Các phân tử bị ion hóa và kích thích điện tử

10 7…10 5 giây, vài giờ

Thiệt hại hóa học. Với hành động của tôi. Hành động gián tiếp. Các gốc tự do hình thành từ nước. Sự kích thích của một phân tử đến trạng thái cân bằng nhiệt

Tác dụng gián tiếp của bức xạ

Micro giây, giây, phút, vài giờ

Thiệt hại sinh học phân tử. Sự thay đổi của phân tử protein và axit nucleic dưới tác động của quá trình trao đổi chất

Phút, giờ, tuần

Tác dụng sinh học và sinh lý sớm. Thiệt hại sinh hóa. Sự chết tế bào, cái chết của từng loài động vật

Năm, thế kỷ

Tác dụng sinh học lâu dài Rối loạn chức năng dai dẳng.

Bức xạ ion hóa

Đột biến gen, ảnh hưởng đến con cái. Tác động lên cơ thể: ung thư, bệnh bạch cầu, tuổi thọ bị rút ngắn, cơ thể chết

Những thay đổi hóa học-bức xạ sơ cấp trong phân tử có thể dựa trên hai cơ chế: 1) hành động trực tiếp khi một phân tử nhất định trải qua những thay đổi (ion hóa, kích thích) trực tiếp khi tương tác với bức xạ; 2) tác động gián tiếp, khi một phân tử không hấp thụ trực tiếp năng lượng của bức xạ ion hóa mà nhận nó bằng cách truyền từ một phân tử khác.

Được biết, trong mô sinh học 60...70% khối lượng là nước. Do đó, chúng ta hãy xem xét sự khác biệt giữa tác động trực tiếp và gián tiếp của bức xạ bằng ví dụ về chiếu xạ nước.

Giả sử rằng một phân tử nước bị ion hóa bởi một hạt tích điện, khiến nó mất đi một electron:

H2O -> H20+e - .

Một phân tử nước bị ion hóa phản ứng với một phân tử nước trung tính khác để tạo thành gốc hydroxyl có khả năng phản ứng cao OH":

H2O+H2O -> H3O+ + OH*.

Electron bị đẩy ra cũng truyền năng lượng rất nhanh đến các phân tử nước xung quanh, tạo thành phân tử nước H2O* bị kích thích mạnh, phân ly tạo thành hai gốc H* và OH*:

H2O+e- -> H2O*H’ + OH’.

Các gốc tự do chứa các electron chưa ghép cặp và cực kỳ phản ứng. Thời gian sống của chúng trong nước không quá 10-5 giây. Trong thời gian này, chúng kết hợp lại với nhau hoặc phản ứng với chất nền hòa tan.

Khi có oxy hòa tan trong nước, các sản phẩm phóng xạ khác cũng được hình thành: hydroperoxide gốc tự do HO2, hydro peroxide H2O2 và oxy nguyên tử:

H*+ O2 -> HO2;
HO*2 + HO2 -> H2O2 +20.

Trong tế bào của cơ thể sống, tình hình phức tạp hơn nhiều so với khi chiếu xạ nước, đặc biệt nếu chất hấp thụ là các phân tử sinh học lớn và đa thành phần. Trong trường hợp này, các gốc hữu cơ D* được hình thành, cũng có đặc điểm là có khả năng phản ứng cực cao. Đang có một lượng lớn năng lượng, chúng có thể dễ dàng dẫn đến vỡ liên kết hóa học. Quá trình này thường xảy ra nhất trong khoảng thời gian giữa quá trình hình thành các cặp ion và quá trình hình thành các sản phẩm hóa học cuối cùng.

Ngoài ra, tác dụng sinh học được tăng cường nhờ ảnh hưởng của oxy. Sản phẩm có tính phản ứng cao DO2* (D* + O2 -> DO2*) được hình thành do sự tương tác của gốc tự do với oxy dẫn đến sự hình thành các phân tử mới trong hệ thống chiếu xạ.

Các gốc tự do và các phân tử oxy hóa do quá trình phân hủy phóng xạ của nước, có hoạt tính hóa học cao, tham gia phản ứng hóa học với các phân tử protein, enzyme và các thành phần cấu trúc khác của mô sinh học, dẫn đến thay đổi các quá trình sinh học trong cơ thể. Kết quả là, các quá trình trao đổi chất bị gián đoạn, hoạt động của hệ thống enzyme bị ức chế, sự phát triển của mô chậm lại và dừng lại, và những cái mới phát sinh. các hợp chất hóa học, không đặc trưng của cơ thể - độc tố. Điều này dẫn đến sự gián đoạn các chức năng quan trọng của từng hệ thống riêng lẻ hoặc toàn bộ sinh vật.

Phản ứng hóa học do các gốc tự do gây ra liên quan đến hàng trăm, hàng nghìn phân tử không bị ảnh hưởng bởi bức xạ. Đây là đặc thù của hoạt động của bức xạ ion hóa lên các vật thể sinh học. Không có loại năng lượng nào khác (nhiệt, điện, v.v.) được một vật thể sinh học hấp thụ với cùng một lượng, dẫn đến những thay đổi như nguyên nhân của bức xạ ion hóa.

Các tác động bức xạ không mong muốn của bức xạ lên cơ thể con người thường được chia thành soma (soma - “cơ thể” trong tiếng Hy Lạp) và di truyền (di truyền).

Các hiệu ứng soma biểu hiện trực tiếp ở người được chiếu xạ và các hiệu ứng di truyền ở con cái của người đó.

Trong những thập kỷ qua, con người đã tạo ra một số lượng lớn các hạt nhân phóng xạ nhân tạo, việc sử dụng chúng là làm tăng thêm phông bức xạ tự nhiên của Trái đất và làm tăng liều bức xạ cho con người. Tuy nhiên, chỉ nhằm mục đích sử dụng hòa bình, bức xạ ion hóa rất hữu ích cho con người và ngày nay rất khó để xác định một lĩnh vực tri thức hoặc nền kinh tế quốc gia không sử dụng hạt nhân phóng xạ hoặc các nguồn bức xạ ion hóa khác. Vào đầu thế kỷ 21, “nguyên tử hòa bình” đã được ứng dụng trong y học, công nghiệp, nông nghiệp, vi sinh, năng lượng, thám hiểm không gian và các lĩnh vực khác.

Các loại bức xạ và sự tương tác của bức xạ ion hóa với vật chất

Việc sử dụng năng lượng hạt nhân đã trở thành nhu cầu thiết yếu cho sự tồn tại của nền văn minh hiện đại, đồng thời là một trách nhiệm to lớn, vì nguồn năng lượng này phải được sử dụng một cách hợp lý và cẩn thận nhất có thể.

Tính chất hữu ích của hạt nhân phóng xạ

Nhờ sự phân rã phóng xạ, một hạt nhân phóng xạ “phát ra tín hiệu”, từ đó xác định được vị trí của nó. Bằng cách sử dụng các công cụ đặc biệt phát hiện tín hiệu từ sự phân rã của ngay cả những nguyên tử đơn lẻ, các nhà khoa học đã học cách sử dụng những chất này làm chỉ số để giúp nghiên cứu nhiều quá trình hóa học và sinh học diễn ra trong các mô và tế bào.

Các loại nguồn bức xạ ion hóa nhân tạo

Tất cả các nguồn bức xạ ion hóa nhân tạo có thể được chia thành hai loại.

  • Y tế - được sử dụng cho cả chẩn đoán bệnh (ví dụ: thiết bị chụp X-quang và huỳnh quang) và để thực hiện các thủ tục xạ trị (ví dụ: các đơn vị xạ trị để điều trị ung thư). Các nguồn AI y tế cũng bao gồm dược phẩm phóng xạ (đồng vị phóng xạ hoặc hợp chất của chúng với các chất vô cơ hoặc các chất hữu cơ), có thể được sử dụng cho cả chẩn đoán bệnh và điều trị.
  • Hạt nhân phóng xạ và máy phát điện công nghiệp - do con người sản xuất:
    • về năng lượng (lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân);
    • trong nông nghiệp (để nhân giống và nghiên cứu hiệu quả của phân bón)
    • trong lĩnh vực quốc phòng (nhiên liệu cho tàu chạy bằng năng lượng hạt nhân);
    • trong xây dựng ( kiểm soát không thể phá vỡ kết cấu kim loại).

Theo dữ liệu tĩnh, khối lượng sản xuất các sản phẩm hạt nhân phóng xạ trên thị trường thế giới năm 2011 là 12 tỷ USD và đến năm 2030, con số này dự kiến ​​sẽ tăng gấp sáu lần.