Radiobiologija atsirado dėl trijų puikių atradimų, vainikavusių praėjusio amžiaus pabaigą:

1895 – Wilhelm Conrad Roentgen atrado rentgeno spindulius;

1896 – Henri Becquerel atrado natūralų urano radioaktyvumą;

1898 m. – Curie pora Maria Skłodowska ir Pierre atrado radioaktyviąsias polonio ir radžio savybes.

Vilhelmui Konradui Rentgenui savo didžiojo atradimo metu buvo 50 metų. Tada jis vadovavo Viurcburgo universiteto Fizikos institutui ir Fizikos katedrai. 1895 m. lapkričio 8 d. Rentgenas, kaip įprasta, vėlai vakare baigė eksperimentus laboratorijoje. Išjungęs šviesą kambaryje, jis tamsoje pastebėjo žalsvą švytėjimą, sklindantį iš ant stalo išsibarsčiusių druskos kristalų. Paaiškėjo, kad jis pamiršo išjungti įtampą katodiniame vamzdyje, su kuriuo tądien dirbo. Švytėjimas iš karto nutrūko, kai tik buvo išjungta srovė, ir iškart pasirodė ją įjungus. Tyrinėdamas paslaptingą reiškinį, Rentgenas padarė nuostabią išvadą: kai srovė teka pro vamzdelį, jame atsiranda kažkokia nežinoma spinduliuotė. Būtent dėl ​​to kristalai švyti. Nežinodamas šios spinduliuotės prigimties, jis pavadino ją rentgeno spinduliais.

Kilęs ažiotažas ir pasakos negalėjo susilpninti susidomėjimo didžiuoju atradimu. Rentgeno spinduliai iš karto tapo ne tik gilaus tyrimo objektu visame pasaulyje, bet ir greitai rado praktinį pritaikymą. Be to, jie buvo tiesioginis postūmis atrasti naują reiškinį – natūralų radioaktyvumą, kuris pasaulį sukrėtė nepraėjus nė šešiems mėnesiams po rentgeno spindulių atradimo.

Rentgeno spinduliai ne tik iš karto tapo gilaus tyrimo objektu visame pasaulyje, bet ir greitai rado praktinį pritaikymą. Be to, jie pasitarnavo kaip postūmis atrasti naują reiškinį – natūralų radioaktyvumą, kuris pasaulį sukrėtė nepraėjus nė šešiems mėnesiams po rentgeno spindulių atradimo. Vienas iš tų, kurie domėjosi „viską prasiskverbiančių“ rentgeno spindulių prigimtimi, buvo Paryžiaus gamtos istorijos muziejaus fizikos profesorius Henri Becquerel. Kartą sukūręs ant stalo paliktą į juodą popierių suvyniotą fotografinę plokštelę, Becquerel atrado, kad ji apšviesta tik toje vietoje, kur buvo pilama urano druska. Kelis kartus kartojant stebėjimus saulėtu ir debesuotu oru, mokslininkas padarė išvadą, kad uranas savavališkai, nepaisant saulės spinduliuotės, skleidžia akiai nematomus „urano spindulius“.

Dešimtys tyrinėtojų po Rentgeno atradimo ieškojo naujų paslaptingų spindulių. Tačiau tik smalsus ir talentingas A. Becquerel sugebėjo atskirti spontanišką urano skverbimosi spinduliuotę nuo saulės šviesos sukeltos liuminescencijos.

Dešimtys tyrinėtojų po Rentgeno atradimo buvo užsiėmę naujų paslaptingų spindulių paieška. Šio reiškinio tyrimas tapo aistringos didžiosios lenkų mokslininkės Marie Sklodowskos-Curie, o netrukus ir jos vyro, ne mažiau genialiojo prancūzų tyrinėtojo Pierre'o Curie, ieškojimo objektu.

Radioaktyvumo tyrimo darbai ir toliau sparčiai vystėsi. 1899 metais M. Curie atrado, kad oras aplink radžio junginius tampa elektros srovės laidininku, o 1900 metais vokiečių chemikas E. Dornas pranešė atradęs naują dujinį radioaktyvųjį elementą, išsiskiriantį iš radžio preparatų. Šį elementą jis pavadino radonu. . Tais pačiais metais Anglijoje E. Rutherfordas ir R. Owenas išsiaiškino, kad toris išskiria radioaktyviąsias dujas, kurias jie vadino emanacija (toronu), išsiskiria ir radioaktyviosios dujos. Tais pačiais metais kanadietis J. McLennonas išsiaiškino, kad dėl radioaktyvių radžio virsmų susidaro stabilusis radis-G (RaG), o O. Hahnas ir L. Meitneris aptiko galutinį torio virsmo produktą – stabilų torio-D ( ThD).

Anglų mokslininkas V. Crooksas ir nepriklausomai nuo jo 1900 m
BET.

1911 m. K. Fajansas nustatė, kad RaC radioaktyvioji transformacija vyksta dviem būdais: susidarant radžiui-C / (RaC) ir radžiui-C „(RaC“). Tais pačiais metais rusų mokslininkas G.N.

Katastrofiškai išaugo naujai atrastų radioaktyviųjų elementų skaičius, o tai prieštarauja periodinei elementų lentelei
DI. Mendelejevas. Daugumai jų šioje sistemoje nebuvo vietos. Tuo pat metu, kaip matėme, kaupėsi informacija apie vienų radioaktyviųjų elementų virsmą kitais, apie jų tarpusavio ryšius. Visus šiuos naujų elementų atradimus M. Curie atliko sumuštu keliu – nešėjų metodu.

1985 metų pabaigoje profesorius Wilhelmas Konradas Rentgenas atrado spindulius, prasiskverbiančius per medieną, kartoną ir kitus objektus, kurie nėra permatomi matomai šviesai. Vėliau šie spinduliai buvo vadinami rentgeno spinduliais.

1896 metais prancūzų mokslininkas Henri Becquerel atrado radioaktyvumo fenomeną. Mokslų akademijos posėdyje jis pranešė, kad jo pastebėtus spindulius, prasiskverbiančius kaip rentgeno spinduliai per šviesai nepermatomus objektus, skleidžia tam tikros medžiagos. Taigi buvo nustatyta, kad naujus spindulius skleidžia medžiagos, kuriose yra urano. Becquerel naujai atrastus spindulius pavadino urano spinduliais.

Tolesnė naujai atrastų spindulių istorija glaudžiai susijusi su lenkų fizikės Marijos Sklodowskos ir jos vyro prancūzo Pierre'o Curie vardais, kurie išsamiai ištyrė šiuos atradimus ir pavadino juos radioaktyvumu.

Radioaktyvumas- tai daugelio cheminių elementų gebėjimas spontaniškai irti ir skleisti nematomą spinduliuotę.

Tada mokslas nustatė, kad radioaktyvioji spinduliuotė yra sudėtinga spinduliuotė, apimanti trijų tipų spindulius, kurie skiriasi vienas nuo kito savo prasiskverbimo gebėjimu.

alfa spinduliai () - šių spindulių prasiskverbimo galia labai maža. Ore jie gali nukeliauti 2-9 cm, biologiniame audinyje - 0,02-0,06 mm; juos visiškai sugeria popieriaus lapas. Didžiausias pavojus žmonėms kyla, kai alfa dalelės patenka į organizmą su maistu, vandeniu ir oru (praktiškai jos iš organizmo nepasišalina). Alfa dalelės yra teigiamai įkrauti helio branduoliai. Alfa skilimas būdingas sunkiems elementams (uranui; plutoniui, toriui ir kt.).
Beta spinduliai () – šių spindulių prasiskverbimo galia yra daug didesnė nei alfa dalelių. Beta dalelės ore gali nukeliauti iki 15 m, vandenyje ir biologiniuose audiniuose – iki 12 mm, o aliuminiu – iki 5 mm. Biologiniame audinyje jie sukelia atomų jonizaciją, dėl kurios pažeidžiama baltymų sintezė, pažeidžiama viso kūno funkcija. Per 60 dienų nuo žmogaus buvimo švarioje zonoje į žmogaus organizmą patekusių beta dalelių pasišalina 50% (stroncis -90; jodas-131; cezis-137).

gama spinduliai () - šių spindulių prasiskverbimo galia yra labai didelė. Taigi, pavyzdžiui, norint perpus susilpninti radioaktyvaus kobalto gama spinduliuotę, reikia įrengti apsaugą nuo 1,6 cm storio švino sluoksnio arba 10 cm storio betono sluoksnio.

Patekęs į žmogaus organizmą, veikia imuninę sistemą, sukelia DNR struktūros pažeidimus (vėliau po 10-15 metų galimi onkologiniai susirgimai, biologiniai organizmo pakitimai), cezis 137.

Taigi skvarbioji spinduliuotė suprantama kaip gama (?) spindulių ir neutronų srautas.

Dabar kiekvienas moksleivis žino, kad spinduliuotė ardo žmogaus organizmą, gali sukelti įvairaus laipsnio spindulinę ligą. Gyvame organizme spinduliuotės daroma žala bus didesnė, tuo daugiau energijos ji perduos audiniams.
Dozė – kūnui perduodamos energijos kiekis.
Rentgeno nuotrauka (R) imama kaip dozės vienetas
1 rentgenas (P) - tai tokia dozė? - spinduliuotė, kuriai esant 1 cm3 sauso oro, kurio temperatūra 00 ° C ir slėgis 760 mm Hg. Art.Susidaro 2,08 milijardo jonų porų
(2,08 x 109).
Žmogaus organizmą veikia ne visa spinduliuotės energija, o tik sugerta energija.

Absorbuota dozė tiksliau apibūdina jonizuojančių spindulių poveikį biologiniams audiniams ir yra matuojamas nesisteminiais vienetais, vadinamais džiaugiuosi.

Turime atsižvelgti į tai, kad esant tokiai pačiai sugertai dozei, alfa spinduliuotė yra daug pavojingesnė (20 kartų) nei beta ir gama spinduliuotė. Kiekvienas žmogaus organas turi savo jautrumo jonizuojančiai spinduliuotei slenkstį, todėl tam tikro žmogaus audinio (organo) apšvitos dozė turėtų būti dauginama iš koeficiento, atspindinčio šio organo spinduliuotę. Tokiu būdu perskaičiuota dozė vadinama ekvivalentinė dozė; SI jis matuojamas vienetais, vadinamais sivertais (Sv).

Radionuklidų aktyvumas - reiškia dezintegracijų skaičių per sekundę . Vienas bekerelis yra lygus vienam skilimui per sekundę.

Jonizuojančiosios spinduliuotės dozimetrijoje sunaudoti kiekiai ir vienetai

Išsilavinimas

Kas atrado radioaktyvumo reiškinį ir kaip tai atsitiko?

Straipsnyje pasakojama apie tai, kas atrado radioaktyvumo reiškinį, kada jis įvyko ir kokiomis aplinkybėmis.

Radioaktyvumas

Tikėtina, kad šiuolaikinis pasaulis ir pramonė neapsieis be branduolinės energijos. Branduoliniai reaktoriai maitina povandeninius laivus, aprūpina elektra ištisus miestus, o ant dirbtinių palydovų ir robotų, tyrinėjančių kitas planetas, įrengiami specialūs radioaktyviuoju skilimu paremti energijos šaltiniai.

Radioaktyvumas buvo aptiktas pačioje XIX amžiaus pabaigoje. Tačiau, kaip ir daugelis kitų svarbių atradimų įvairiose mokslo srityse. Bet kuris iš mokslininkų pirmasis atrado radioaktyvumo reiškinį ir kaip tai atsitiko? Apie tai kalbėsime šiame straipsnyje.

Atidarymas

Šis mokslui labai svarbus įvykis įvyko 1896 m., jį A. Becquerel padarė tyrinėdamas galimą liuminescencijos ryšį su neseniai atrastais vadinamaisiais rentgeno spinduliais.

Pasak paties Bekerelio atsiminimų, jis sugalvojo, kad galbūt bet kokią liuminescenciją lydi ir rentgeno spinduliai? Norėdamas patikrinti savo spėjimą, jis panaudojo keletą cheminių junginių, įskaitant vieną iš urano druskų, kurios švytėjo tamsoje. Tada, laikydamas ją po saulės spinduliais, mokslininkas suvyniojo druską į tamsų popierių ir padėjo į spintą ant fotografinės lėkštės, kuri, savo ruožtu, taip pat buvo supakuota į nepermatomą pakuotę. Vėliau jį parodęs Bekerelis pakeitė tikslų druskos gabalėlio vaizdą. Tačiau kadangi liuminescencija negalėjo įveikti popieriaus, tai reiškia, kad būtent rentgeno spinduliuotė apšvietė plokštelę. Taigi dabar žinome, kas pirmasis atrado radioaktyvumo reiškinį. Tiesa, pats mokslininkas dar iki galo nesuprato, kokį atradimą padarė. Bet pirmiausia pirmiausia.

Mokslų akademijos posėdis

Šiek tiek vėliau tais pačiais metais viename iš Paryžiaus mokslų akademijos susitikimų Becquerel parengė pranešimą „Apie fosforescencijos sukeliamą spinduliuotę“. Tačiau po kurio laiko jo teoriją ir išvadas teko pakoreguoti. Taigi vieno iš eksperimentų metu, nelaukdamas gero ir saulėto oro, mokslininkas ant fotografinės plokštelės uždėjo urano junginį, kuris nebuvo apšvitintas šviesa. Nepaisant to, jo aiški struktūra vis tiek atsispindėjo diske.

Tų pačių metų kovo 2 dieną Becquerel Mokslų akademijos posėdyje pristatė naują darbą, kuriame buvo aprašyta fosforescuojančių kūnų skleidžiama spinduliuotė. Dabar žinome, kuris iš mokslininkų atrado radioaktyvumo reiškinį.

Tolimesni eksperimentai

Vykdydamas tolesnius radioaktyvumo reiškinio tyrimus, Becquerel išbandė daugybę medžiagų, įskaitant metalinį uraną. Ir kiekvieną kartą pėdsakai visada liko ant fotografinės plokštelės. O tarp spinduliuotės šaltinio ir plokštės padėjęs metalinį kryžių, mokslininkas gavo, kaip dabar sakytų, rentgeno nuotrauką. Taigi mes išsprendėme klausimą, kas atrado radioaktyvumo reiškinį.

Tada ir paaiškėjo, kad Becquerel atrado visiškai naujo tipo nematomus spindulius, kurie gali prasiskverbti pro bet kokius objektus, tačiau kartu tai nebuvo rentgeno spinduliai.

Taip pat nustatyta, kad radioaktyviosios spinduliuotės intensyvumas priklauso nuo paties urano kiekio cheminiuose preparatuose, o ne nuo jų rūšių. Būtent Becquerel savo mokslo pasiekimais ir teorijomis pasidalijo su sutuoktiniais Pierre'u ir Marie Curie, kurie vėliau nustatė torio skleidžiamą radioaktyvumą ir atrado du visiškai naujus elementus, vėliau pavadintus poloniu ir radžiu. Ir analizuodami klausimą „kas atrado radioaktyvumo reiškinį“, daugelis dažnai klaidingai priskiria šį nuopelną Curie.

Poveikis gyviems organizmams

Kai tapo žinoma, kad visi urano junginiai skleidžia radioaktyviąją spinduliuotę, Becquerel palaipsniui grįžo prie fosforo tyrimo. Tačiau jam pavyko padaryti dar vieną svarbų atradimą – radioaktyviųjų spindulių poveikį biologiniams organizmams. Taigi Bekerelis ne tik pirmasis atrado radioaktyvumo reiškinį, bet ir nustatė jo poveikį gyvoms būtybėms.

Vienai paskaitai jis pasiskolino radioaktyvią medžiagą iš Kiurių ir įsidėjo į kišenę. Po paskaitos, grąžindamas jį savininkams, mokslininkas pastebėjo stiprų odos paraudimą, kuris turėjo mėgintuvėlio formą. Pierre'as Curie, išklausęs jo spėjimus, nusprendė eksperimentuoti – dešimt valandų jis nešiojo ant rankos pririštą mėgintuvėlį su radžiu. Dėl to jis susirgo sunkia opa, kuri negijo kelis mėnesius.

Taigi mes išsprendėme klausimą, kuris iš mokslininkų pirmasis atrado radioaktyvumo reiškinį. Taip buvo atrasta radioaktyvumo įtaka biologiniams organizmams. Tačiau nepaisant to, Curie, beje, toliau tyrinėjo radiacines medžiagas, o Marie Curie mirė būtent nuo spindulinės ligos. Jos asmeniniai daiktai iki šiol saugomi specialiame švinu išklotame skliaute, nes beveik prieš šimtą metų jų sukaupta radiacijos dozė vis dar per pavojinga.

Radiacija egzistavo dar ilgai prieš atsirandant žmogui ir lydi žmogų nuo gimimo iki mirties. Nė vienas iš mūsų pojūčių negali atpažinti trumpųjų bangų spinduliuotės. Norėdami jį atpažinti, žmogus turėjo išrasti specialius prietaisus, be kurių neįmanoma įvertinti nei radiacijos lygio, nei jos keliamo pavojaus.

Radioaktyvumo tyrimo istorija

Visa gyvybė mūsų planetoje atsirado, vystėsi ir egzistuoja sąlygomis, kurios kartais toli gražu nėra palankios. Gyvuosius organizmus veikia temperatūros pokyčiai, krituliai, oro judėjimas, atmosferos slėgio pokyčiai, dienos ir nakties kaita ir kiti veiksniai. Tarp jų ypatingą vietą užima jonizuojanti spinduliuotė, kuri susidaro dėl 25 natūralių radioaktyvių elementų, tokių kaip uranas, radis, radonas, toris ir kt. Natūralus radioaktyvumas – tai dalelės, skrendančios per atmosferą iš Saulės ir Saulės žvaigždžių. galaktika. Tai du visų gyvų ir negyvųjų daiktų jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniai.

Rentgeno spinduliai arba γ spinduliuotė yra aukšto dažnio ir ypač didelės energijos elektromagnetinė banga. Visos jonizuojančiosios spinduliuotės rūšys sukelia jonizaciją ir apšvitintų objektų pasikeitimą. Manoma, kad visa gyvybė Žemėje prisitaikė prie jonizuojančiosios spinduliuotės veikimo ir į jas nereaguoja. Egzistuoja net hipotezė, kad natūralus radioaktyvumas yra evoliucijos variklis, kurio dėka atsirado tiek daug rūšių, pačių įvairiausių formų ir gyvenimo būdo organizmų, nes mutacijos yra ne kas kita, kaip naujų organizmo savybių atsiradimas. organizmas, dėl kurio gali atsirasti visiškai nauja rūšis.

Per XVIII-XIX amžių, o ypač dabar, natūralus radiacinis fonas Žemėje padidėjo ir toliau didėja. Priežastis – laipsniška visų išsivysčiusių šalių industrializacija, dėl kurios, didėjant metalų rūdos, anglies, naftos, statybinių medžiagų, trąšų ir kitų mineralų gavybai, į jos paviršių patenka įvairių mineralų, turinčių natūralių radioaktyvių elementų. dideli kiekiai. Deginant mineralinius energijos šaltinius, ypač tokius kaip anglis, durpės, naftingieji skalūnai, į atmosferą patenka daug įvairių medžiagų, tarp jų ir radioaktyvių. XX amžiaus viduryje buvo atrastas dirbtinis radioaktyvumas. Tai paskatino atominės bombos sukūrimą JAV, o vėliau ir kitose šalyse, taip pat branduolinės energijos plėtrą. Branduolinių sprogimų metu, veikiant atominėms elektrinėms (ypač avarijų atveju), be pastovaus gamtinio fono, aplinkoje kaupiasi dirbtinis radioaktyvumas. Dėl to atsiranda židinių ir didelių plotų, kuriuose yra didelis radioaktyvumo lygis.

Kas yra radioaktyvumas, kas atrado šį reiškinį?

Radioaktyvumą 1896 metais atrado prancūzų fizikas A. Becquerel. Jis nustatė, kad pagrindinis spinduliuotės šaltinis yra gama spinduliuotė dėl didelės prasiskverbimo galios. Radioaktyvumas – tai spinduliuotė, kuria žmogus nuolatos yra veikiamas natūralių spinduliuotės šaltinių (kosminių ir saulės spindulių, žemės spinduliuotės). Tai vadinama natūralia fonine spinduliuote. Jis egzistavo visada: nuo mūsų planetos susiformavimo momento iki šių dienų. Žmogus, kaip ir bet kuris kitas organizmas, nuolat yra natūralios foninės spinduliuotės įtakoje. Jungtinių Tautų atominės spinduliuotės poveikio mokslinio komiteto (UNSCEAR) duomenimis, natūralių radioaktyvumo šaltinių spinduliuotės poveikis žmogui sudaro apie 83 % visos žmonių gaunamos radiacijos. Likusius 17 % sukelia žmogaus sukurti radioaktyvumo šaltiniai. Branduolinės energijos atradimas ir praktinis pritaikymas sukėlė daug problemų. Kasmet plečiasi žmonijos ir visų gyvų būtybių kontaktų su jonizuojančia spinduliuote sfera. Jau šiandien dėl dirvožemio ir atmosferos užterštumo radioaktyviais branduolinės energijos produktais ir eksperimentinių branduolinių sprogimų, plačiai paplitusio spindulinio gydymo ir medicininės diagnostikos bei naujų statybinių medžiagų naudojimo, radiacijos slėgis išaugo daugiau nei dvigubai.

Radioaktyvumo rūšys

Žmogaus sukeltas ir natūralus radioaktyvumas turi įtakos didžiausioms žmogaus gaunamoms dozėms. Tai procesas, kurio metu vis platesnis žmonių ratas suaktyvins radiacijos biologinio poveikio tyrimus. Kiekvienas žmogus turėtų žinoti, koks yra ryšys tarp apšvitos dozės galios (ERR) ir ekvivalentinės spinduliuotės dozės, kuri yra lemiama vertinant spinduliuotės žmogui padarytą žalą.

β-dalelių energija yra apie 0,01–2,3 MeV, juda šviesos greičiu. Pakeliui jie sukuria vidutiniškai 50 porų jonų 1 cm kelio ir neišeikvoja energijos taip greitai, kaip α dalelės. Norint atidėti β-švitinimą, metalo storis turi būti bent 3 mm.

Natūralus medžiagos radioaktyvumas yra tada, kai α-dalelės išsiskiria iš branduolių ir jų energija yra nuo 4 iki 9 MeV. Iš branduolių išmestos dideliu pradiniu greičiu (iki 20 000 km/s), α-dalelės eikvoja energiją pakeliui sutiktiems medžiagos atomams jonizuoti (vidutiniškai 50 000 jonų porų 1 cm kelio) ir sustoti.

γ spinduliuotė priklauso elektromagnetinei spinduliuotei, kurios bangos ilgis mažesnis nei 0,01 nm, γ kvanto energija svyruoja nuo maždaug 0,02 iki 2,6 MeV. γ spinduliuotės fotonai sugeriami per vieną ar kelis sąveikos su materijos atomais veiksmus. Antriniai elektronai jonizuoja aplinkos atomus. Iš dalies gama spinduliuotę atitolina tik stora švino (daugiau nei 200 mm storio) arba betono plokštė.

Radioaktyvumo reiškinys yra spinduliuotė, kurią lydi skirtingų energijos kiekių išsiskyrimas ir skirtinga prasiskverbimo galia, todėl jie skirtingai veikia organizmus ir visas ekosistemas. Dozimetrijoje naudojami dydžiai, kiekybiškai apibūdinantys medžiagos radioaktyviąją savybę ir spinduliuotės veikimo sukeliamą poveikį: aktyvumas, apšvitos dozė, sugertoji spinduliuotės dozė, ekvivalentinė spinduliuotės dozė. Radioaktyvumo atradimas ir dirbtinio branduolių transformavimo galimybė prisidėjo prie elementų radioaktyvumo matavimo metodų ir metodų kūrimo.

Radiacinė liga

Radioaktyvumas yra spinduliuotė, sukelianti spindulinę ligą. Yra lėtinės ir ūminės šios ligos formos. Lėtinė spindulinė liga prasideda dėl ilgalaikio organizmo veikimo mažomis (nuo 1 mSv iki 5 mSv per parą) apšvitos dozėmis, sukaupus 0,7 ... 1,0 šešt. Ūminę spindulinę ligą sukelia vienkartinė intensyvi apšvita nuo 1-2 Sv iki didesnės nei 6 Sat dozės. Atlikti ekvivalentinės spinduliuotės dozės skaičiavimai rodo, kad dozės, kurias žmogus gauna normaliomis sąlygomis mieste, laimei, yra daug mažesnės nei sukeliančios spindulinę ligą.

Natūralios spinduliuotės sukeltos ekvivalentinės dozės galia yra nuo 0,44 iki 1,75 mSv per metus. Medicininės diagnostikos (rentgeno, spindulinės terapijos ir kt.) metu žmogus per metus gauna maždaug 1,4 mSv. Priduriame, kad statybinėse medžiagose (plytose, betone) radioaktyviųjų elementų taip pat yra nedidelėmis dozėmis. Todėl spinduliuotės dozė per metus padidėja dar 1,5 mSv.

Faktiniam radioaktyviosios spinduliuotės kenksmingumo įvertinimui naudojama tokia charakteristika kaip rizika. Rizika paprastai suprantama kaip tikimybė padaryti žalą žmonių sveikatai ar gyvybei per tam tikrą laikotarpį (dažniausiai per vienerius kalendorinius metus), apskaičiuojama pagal pavojingo atsitiktinio įvykio santykinio dažnio sumoje formulę. galimi įvykiai. Pagrindinė radioaktyviosios spinduliuotės padarytos žalos apraiška yra vėžiu sergančio žmogaus liga.

Radiotoksiškumo grupės

Radiotoksiškumas – radioaktyviųjų izotopų savybė patekus į organizmą sukelti patologinius pokyčius. Izotopų radiotoksiškumas priklauso nuo daugelio jų savybių ir veiksnių, iš kurių pagrindiniai yra šie:

1) radioaktyviųjų medžiagų patekimo į organizmą laikas;

3) radioaktyvaus skilimo organizme schema;
4) vieno skilimo akto vidutinė energija;
5) radioaktyviųjų medžiagų pasiskirstymas pagal sistemas ir organus;
6) radioaktyviųjų medžiagų patekimo į organizmą keliai;
7) radionuklido buvimo organizme laikas;

Visi radionuklidai, kaip galimi vidinės apšvitos šaltiniai, skirstomi į keturias radiotoksiškumo grupes:

• A grupė - ypač didelio radiotoksiškumo, min aktyvumas 1 kBq;
• B grupė - su dideliu radiotoksiškumu, min aktyvumas ne didesnis kaip 10 kBq;
• B grupė - vidutinio radiotoksiškumo, min aktyvumas ne didesnis kaip 100 kBq;
• G grupė – mažo radiotoksiškumo, min aktyvumas ne didesnis kaip 1000 kBq.

Radioaktyvaus poveikio reguliavimo principai

Atlikus eksperimentus su gyvūnais ir tiriant žmogaus apšvitos poveikį branduoliniams sprogimams, avarijoms branduolinio kuro ciklo įmonėse, piktybinių navikų spindulinės terapijos, taip pat kitų rūšių radioaktyvumo, organizmo reakcijų į ūminį ir lėtinį poveikį tyrimų rezultatas. buvo įsteigti.

Nestochastinis arba deterministinis poveikis priklauso nuo dozės ir apšvitintame organizme pasireiškia per gana trumpą laiką. Padidėjus radiacijos dozei, padidėja organų ir audinių pažeidimo laipsnis - pastebimas gradacijos poveikis.

Stochastinis arba tikėtinas (atsitiktinis) poveikis reiškia nuotolinį kūno apšvitinimo poveikį. Stochastinių efektų atsiradimas pagrįstas radiacijos sukeltomis mutacijomis ir kitais ląstelių struktūrų sutrikimais. Jie atsiranda tiek somatinėse (iš lot. somatos – kūnas), tiek lytinėse ląstelėse ir sukelia piktybinių navikų susidarymą apšvitintame organizme, o palikuonims – vystymosi anomalijas ir kitus paveldimus sutrikimus (genetinis poveikis). Visuotinai pripažįstama, kad nėra mutageninio spinduliuotės poveikio slenksčio, o tai reiškia, kad nėra visiškai saugių dozių. Papildomai veikiant jonizuojančiąją spinduliuotę, kaip vieną iš daugelio mutagenezės faktorių, esant 1 cSv (1 rem) dozei, piktybinių navikų rizika padidėja 5%, o genetinių defektų pasireiškimas – 0,4%.

Žmonių mirties rizika nuo papildomo jonizuojančiosios spinduliuotės poveikio tokiomis mažomis dozėmis yra daug mažesnė nei jų mirties rizika saugiausioje gamyboje. Bet taip yra, nes dozių apkrovos žmogaus organizmui yra griežtai reguliuojamos. Šią funkciją atlieka radiacinės saugos standartai.

NRBU-97 yra skirti užkirsti kelią deterministiniams (somatiniams) efektams ir apriboti stochastinių efektų atsiradimą priimtu lygiu. NRBU-97 nustatytos radiacinės higienos taisyklės grindžiamos šiais trimis apsaugos principais:

Pateisinimo principas;
. neperžengimo principas;
. optimizavimo principas.

Natūralus radioaktyvumas: lygiai, dozės, rizika

Piliečių radiacinės saugos sistema, sukurta remiantis biomedicininių tyrimų rezultatais, trumpai suformuluota taip: galimo neigiamo radiacijos poveikio žmogaus sveikatai laipsnį lemia tik dozės dydis, nepriklausomai nuo to, koks jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinis. jis susidaro – natūralus arba dirbtinis. Technologiškai patobulinti natūralios kilmės šaltiniai yra valdomi bendros dozės komponentai, todėl jų indėlį galima sumažinti imantis atitinkamų priemonių. Pavyzdžiui, radonui patalpų ore ir pagrindinėms dozėms, kurios sudaro šaltinius, nurodytos dvi apšvitos situacijos: apšvita jau eksploatuojamuose pastatuose ir naujuose namuose, kurie tik pradedami eksploatuoti.

Taisyklės reikalauja, kad gyvenamųjų namų lygiavertis pusiausvyros oro radono aktyvumas (EERA) neviršytų 100 Bq/m3, o tai atitinka 250 Bq/m3 daugumoje Europos šalių vartojamu tūrio aktyvumo terminu. Palyginimui, naujuose TATENA „Pagrindiniuose saugos standartuose“ (BSS) pamatinis radono lygis yra apibrėžtas 300 Bq/m3.

Naujiems namams, vaikų įstaigoms ir ligoninėms ši vertė yra 50 Bq/m3 (arba 125 Bq/m3 radono dujų). Radono radioaktyvumo matavimas pagal NRBU-97, taip pat pagal kitų pasaulio šalių norminius dokumentus, atliekamas tik integraliniais metodais. Šis reikalavimas labai svarbus, nes radono lygis vieno buto ar namo ore per parą gali pasikeisti 100 kartų.

Radonas - 222

Pastaraisiais metais Rusijoje atliktų tyrimų metu buvo išanalizuota esamų radiacijos dozių struktūra ir dydis bei nustatyta, kad patalpose esantiems gyventojams pagrindinė radioaktyvumą sukelianti pavojinga medžiaga yra radonas. Šios medžiagos kiekį ore galima nesunkiai sumažinti padidinus patalpos vėdinimą arba ribojant dujų srautą sandarinant rūsį. Radiacinės higienos departamento duomenimis, apie 23% būsto fondo neatitinka galiojančios norminės bazės reikalavimų radono kiekiui patalpų ore. Jei būsto fondas bus padidintas iki dabartinių standartų, nuostoliai gali sumažėti perpus.

Kodėl radonas toks kenksmingas? Radioaktyvumas yra natūralaus urano serijos radionuklidų skilimas, kurio metu radonas-222 paverčiamas dujomis. Kartu susidaro trumpalaikiai dukteriniai produktai (DPR): polonis, bismutas, švinas, kurie, jungdamiesi dulkių ar drėgmės dalelėms, sudaro radioaktyvų aerozolį. Šis mišinys, patekęs į plaučius, per trumpą radono-222 DPR pusinės eliminacijos laiką sukelia santykinai dideles radiacijos dozes, kurios gali sukelti papildomą plaučių vėžio riziką.

Higienos ir medicininės ekologijos instituto specialistų atlikto tam tikrų regionų (28 000 namų) gyvenamojo fondo tyrimo duomenimis, svertinė vidutinė metinė radono dozė gyventojams tam tikruose regionuose yra 2,4 mSv per metus, kaimo gyventojams. ši vertė yra beveik dvigubai didesnė ir siekia 4,1 mSv/metus. Atskiruose regionuose radono dozės svyruoja gana plačiame diapazone – nuo ​​1,2 mSv/metus iki 4,3 mSv/metus, o individualios gyventojų dozės gali viršyti A kategorijos specialistų dozių ribas (20 mSv/metus).

Jei pasaulinėje praktikoje priimtais metodais įvertintume mirtingumą nuo plaučių vėžio, kurį sukelia radono-222 poveikis, tai yra apie 6000 atvejų per metus. Taip pat reikėtų atsižvelgti į tai, kad pastaraisiais metais sukaupta žinių apie radono poveikį. Taigi, remiantis kai kuriais epidemiologiniais tyrimais, nustatyta, kad radonas gali sukelti vaikų leukemiją. AS Evrard teigimu, ryšys tarp radono ir vaikų leukemijos padidėja 20 % kas 100 Bq/m3. Raaschou-Nielsen teigimu, šis padidėjimas yra daugiau nei 34 % kiekvienam 100 Bq/m3.

Radioaktyvumas ir šlakai

Visose šalyse radioaktyvių metalų atliekų apdorojimo ir šalinimo problema yra labai opi. Tai taip pat yra radiacijos šaltinis – ne tik avarijų, tokių kaip Černobylio atominėje elektrinėje, bet ir esamų atominių elektrinių, kuriose nuolat vykdomi planiniai blokų keitimai. O kaip dėl senų metalinių komponentų ir konstrukcijų, kurios turi didelį radioaktyvumą? Elektrinio suvirinimo instituto specialistai sukūrė plazminio lanko lydymo vandeniu aušinamame tiglyje metodą, kuris užtikrina radioaktyvaus metalo ar lydinio pašalinimą į šlakus. Tai yra saugiausio valymo fizika. Šiuo atveju gali būti naudojamos įvairios šlako kompozicijos, turinčios didelį asimiliacinį pajėgumą. Tokiu būdu galima pašalinti net ir tuos radioaktyvius elementus, kurie yra paviršiaus plyšiuose ir įdubose. Metalo atliekoms pjaustyti planuojama naudoti plazminį pjovimą ir sprogdinimą po vandeniu, elektrohidraulinį pjovimą ir pjovimo mazgų bei konstrukcijų tankinimą. Šios didelio našumo technologijos pašalina dulkių susidarymą eksploatacijos metu, todėl užkerta kelią aplinkos taršai. Radioaktyviųjų atliekų perdirbimo kaina pagal vidaus projektą yra mažesnė nei užsienio kūrėjų.

Pagrindiniai apsaugos nuo uždarųjų jonizuojančiosios spinduliuotės šaltinių principai

Uždarieji jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniai sukelia tik išorinę kūno apšvitą. Apsaugos principus galima išvesti iš šių pagrindinių radiacijos pasiskirstymo modelių ir jų sąveikos su medžiaga pobūdžio:

Išorinės apšvitos dozė proporcinga apšvitos laikui ir intensyvumui;
. spinduliuotės iš šaltinio intensyvumas yra tiesiogiai proporcingas dalelių arba kvantų ar dalelių skaičiui;
. eidama per medžiagą, spinduliuotė sugeriama, o jų diapazonas priklauso nuo šios medžiagos tankio.

Pagrindiniai apsaugos nuo išorinio poveikio principai yra pagrįsti:

a) laiko apsauga;
b) apsauga pagal kiekį;
c) apsauga ekranais (šaltinių ekranavimas medžiagomis);
d) atstumo apsauga (atstumo didinimas iki didžiausių galimų reikšmių).

Apsaugos priemonių komplekse reikėtų atsižvelgti ir į radioaktyviųjų medžiagų (α-, β-dalelių, γ-kvantų) spinduliuotės tipą. Apsaugos nuo išorinės spinduliuotės α dalelėmis nereikia, nes jų diapazonas ore yra 2,4–11 cm, o vandenyje ir gyvo organizmo audiniuose - tik 100 mikronų. Kombinezonai nuo jų visiškai apsaugo.

Išorinio švitinimo metu β-dalelės veikia odą ir akių rageną, o didelėmis dozėmis sukelia odos sausumą ir nudegimus, trapius nagus ir kataraktą. Apsaugai nuo β dalelių naudojamos guminės pirštinės, akiniai ir ekranai. Esant ypač galingam β dalelių srautui, reikia naudoti papildomus ekranus, skirtus apsaugoti nuo bremsstrahlung spinduliuotės: prijuostės ir pirštinės iš švinuotos gumos, švinuoto stiklo, ekranai, dėžės ir pan.

Apsaugą nuo išorinės γ spinduliuotės galima užtikrinti sutrumpinus tiesioginio darbo su šaltiniais laiką, naudojant apsauginius ekranus, kurie sugeria spinduliuotę, didinant atstumą nuo šaltinio.

Minėti apsaugos būdai gali būti taikomi atskirai arba įvairiais deriniais, tačiau taip, kad A kategorijos asmenų išorinės fotonų apšvitos dozės neviršytų 7 mR per parą ir 0,04 R per savaitę. Apsauga sutrumpinant tiesioginio darbo su fotonų spinduliuotės šaltiniais laiką pasiekiama manipuliacijų su vaistu greičiu, sutrumpinant darbo dienos ir darbo savaitės trukmę.

1896 m. kovo 1 d. prancūzų fizikas A. Bakkrelis, pajuodęs fotografinę plokštę, atrado nematomų stiprios skvarbios galios spindulių iš urano druskos sklidimą. Netrukus jis išsiaiškino, kad ir pats uranas turi spinduliavimo savybę. Tada jis atrado tokią savybę toriuje. Radioaktyvumas (iš lot. radijas - aš spinduliuoju, radus - spindulys ir activus - veiksmingas), šis pavadinimas buvo suteiktas atviram reiškiniui, kuris pasirodė esąs sunkiausių D. I. Mendelejevo periodinės sistemos elementų privilegija. keletas šio nuostabaus reiškinio apibrėžimų, viename iš jų pateikiama tokia formuluotė: „Radioaktyvumas yra spontaniškas (spontaniškas) nestabilaus cheminio elemento izotopo pavertimas kitu izotopu (dažniausiai kito elemento izotopu); šiuo atveju išspinduliuojami elektronai, protonai, neutronai arba helio branduoliai (dalelės).Aptikto reiškinio esmė buvo spontaniškas atomo branduolio sudėties pokytis, kuris yra pagrindinės būsenos arba sužadintos ilgaamžės būsenos. .

Kiti prancūzų mokslininkai Maria Sklodowska-Curie ir Pierre Curie 1898 metais iš urano mineralo išskyrė dvi naujas medžiagas, radioaktyvias daug daugiau nei uranas ir toris.Taigi buvo atrasti du anksčiau nežinomi radioaktyvūs elementai – polonis ir radis, o Maria be to, atranda (nepriklausomai nuo vokiečių fiziko G. Schmidto) torio radioaktyvumo reiškinį.

Beje, ji pirmoji pasiūlė radioaktyvumo terminą.Mokslininkai priėjo išvados, kad radioaktyvumas yra savaiminis procesas, vykstantis radioaktyvių elementų atomuose.

Dabar šis reiškinys apibrėžiamas kaip spontaniškas vieno cheminio elemento nestabilaus izotopo pavertimas kito elemento izotopu ir šiuo atveju išsiskiria elektronai, protonai, neutronai ar helio branduoliai? - dalelės.. Čia reikia pažymėti, kad tarp žemės plutoje esančių elementų visi, kurių eilės numeriai viršija 83, yra radioaktyvūs, t.y. esantis periodinėje lentelėje po bismuto.

Per 10 bendro darbo metų jie daug nuveikė tirdami radioaktyvumo reiškinį. Tai buvo pasiaukojantis darbas vardan mokslo – prastai įrengtoje laboratorijoje ir nesant reikiamų lėšų. Pierre'as nustatė savaiminį šilumos išsiskyrimą iš radžio druskų. Šio radžio preparato mokslininkai gavo 0,1 g 1902 m. Tam jiems prireikė 45 mėnesių sunkaus darbo ir daugiau nei 10 000 cheminių išlaisvinimo ir kristalizacijos operacijų.1903 metais Curie ir A. Beckerey buvo apdovanoti Nobelio fizikos premija už atradimą radioaktyvumo srityje.

Iš viso įteikta daugiau nei 10 Nobelio fizikos ir chemijos premijų už darbus, susijusius su radioaktyvumo tyrimu ir panaudojimu (A. Beckerey, P. ir M. Curie, E. Fermi, E. Rutherford, F. ir I. Joliot). -Curie, D.Havishi, O.Ganu, E.McMillan ir G.Seaborg, W.Libby ir kt.). Curie sutuoktinių garbei dirbtinai gautas transurano elementas, kurio serijos numeris 96, curium, gavo savo pavadinimą.

1898 metais anglų mokslininkas E. Rutherfordas pradėjo tirti radioaktyvumo fenomeną. atlieka sklaidos eksperimentus? – dalelės (helio branduoliai) su metaline folija – dalelė praėjo per ploną (1 µm storio) foliją ir, atsitrenkusi į cinko sulfido ekraną, sukėlė blyksnį, kuris buvo gerai stebimas mikroskopu. Sklaidos eksperimentai? – dalelės įtikinamai parodė, kad beveik visa atomo masė yra sutelkta labai mažame tūryje – atomo branduolyje, kurio skersmuo apie 10 kartų mažesnis už atomo skersmenį.

Dauguma? - dalelės praskrenda pro masyvų branduolį nepataikę į jį, bet retkarčiais įvyksta susidūrimas? yra dalelės su branduoliu, ir tada ji gali atšokti. Taigi pirmasis esminis jo atradimas šioje srityje buvo urano skleidžiamos spinduliuotės nehomogeniškumo atradimas. - ir spinduliai.

Jis taip pat pasiūlė vardus: ? - suirimas ir - dalelė. Šiek tiek vėliau buvo aptiktas dar vienas radiacijos komponentas, žymimas trečiąja graikų abėcėlės raide: spinduliai. Tai įvyko netrukus po radioaktyvumo atradimo. Daugelį metų? – dalelės E. Rutherfordui tapo nepakeičiamu įrankiu tiriant atomų branduolius. 1903 metais jis atranda naują radioaktyvų elementą – torio emanaciją.1901-1903 metais kartu su anglų mokslininku F.Soddy atlieka tyrimus, kurie leido atrasti natūralų elementų virsmą (pavyzdžiui, radžio į radoną). ) ir radioaktyvaus atomų skilimo teorijos sukūrimas.

Vokiečių fizikas C. Faience'as ir F. Soddy 1903 metais savarankiškai suformulavo poslinkio taisyklę, apibūdinančią izotopo judėjimą periodinėje elementų sistemoje įvairių radioaktyvių transformacijų metu.1934 metų pavasarį pasirodė straipsnis „Naujas tipas Radioaktyvumas“ pasirodė Paryžiaus mokslų akademijos ataskaitose“. Jo autoriai Irene Joliot-Curie ir jos vyras Frédéricas Joliot-Curie nustatė, kad boras, magnis ir aliuminis buvo apšvitinti? - dalelės, pačios tampa radioaktyvios ir skilimo metu išskiria pozitronus.

Taip buvo atrastas dirbtinis radioaktyvumas. Vykstant branduolinėms reakcijoms (pavyzdžiui, kai įvairūs elementai apšvitinami dalelėmis ar neutronais) susidaro gamtoje neegzistuojančių elementų radioaktyvieji izotopai, būtent šie dirbtiniai radioaktyvieji produktai sudaro didžiąją dalį visų žinomų izotopų. šiandien.

Daugeliu atvejų patys radioaktyvaus skilimo produktai pasirodo esą radioaktyvūs, o tada stabilaus izotopo susidarymą lydi kelių radioaktyvaus skilimo veiksmų grandinė. Tokių grandinių pavyzdžiai yra sunkiųjų elementų periodinių izotopų serija, kuri prasideda 238U, 235U, 232 nukleidais ir baigiasi stabiliais švino izotopais 206Pb, 207Pb, 208Pb. Taigi iš visų šiuo metu žinomų apie 2000 radioaktyviųjų izotopų apie 300 yra natūralūs, o likusieji gaunami dirbtinai, dėl branduolinių reakcijų.

Nėra esminio skirtumo tarp dirbtinės ir natūralios spinduliuotės. 1934 m. I. ir F. Joliot-Curie, tyrinėdami dirbtinę spinduliuotę, atrado naujus ?-skilimo variantus – pozitronų emisiją, kuriuos iš pradžių numatė japonų mokslininkai H. Yukkawa ir S. Sakata.I. ir F. Joliot-Curie atliko branduolinę reakciją, kurios produktas buvo radioaktyvus fosforo izotopas, kurio masės skaičius buvo 30. Paaiškėjo, kad jis išspinduliavo pozitroną.

Šis radioaktyviosios transformacijos tipas vadinamas?+ skilimu (tai reiškia, kad skilimas yra elektrono emisija). Vienas iškiliausių mūsų laikų mokslininkų E. Fermi savo pagrindinius darbus skyrė su dirbtiniu radioaktyvumu susijusiems tyrimams. Jo 1934 metais sukurta beta skilimo teorija šiuo metu yra naudojama fizikų, kad suprastų elementariųjų dalelių pasaulį.Teoretikai jau seniai numatė dvigubos transformacijos į 2 skilimus galimybę, kai vienu metu išspinduliuojami du elektronai arba du pozitronai. tačiau praktiškai šis „mirties“ kelias radioaktyvaus branduolio dar nerastas.

Tačiau palyginti neseniai buvo galima stebėti labai retą protonų radioaktyvumo reiškinį - protono emisiją iš branduolio ir dviejų protonų radioaktyvumo egzistavimą, kurį numatė mokslininkas V. I. Goldansky. Visi šie radioaktyviųjų virsmų tipai buvo patvirtinti tik dirbtiniais radioizotopais, o gamtoje jų nebūna.Vėliau nemažai įvairių šalių mokslininkų (J.Duningas, V.A.Karnauchovas, G.N.Flerovas, I.V.Kurchatovas ir kt.) kompleksines transformacijas, t. įskaitant uždelstų neutronų emisiją, buvo aptikta, įskaitant ?-skilimą.

Vienas pirmųjų buvusios SSRS mokslininkų, pradėjusių tyrinėti atomų branduolių fiziką apskritai ir ypač radioaktyvumą, buvo akademikas I.V.Kurchatovas, kuris 1934 metais atrado branduolinių reakcijų išsišakojimą, kurį sukelia neutronų bombardavimas, ir ištyrė dirbtinį radioaktyvumą. nemažai cheminių elementų.

1935 m., kai bromas buvo apšvitintas neutronų srautais, Kurchatovas ir jo bendradarbiai pastebėjo, kad radioaktyvieji bromo atomai, atsirandantys šiame procese, skyla dviem skirtingais greičiais. Tokie atomai buvo vadinami izomerais, o mokslininkų atrastas reiškinys – izomerija. Mokslas nustatė, kad greitieji neutronai gali sunaikinti urano branduolius. Tokiu atveju išsiskiria daug energijos ir susidaro nauji neutronai, galintys tęsti urano branduolių dalijimosi procesą.Vėliau buvo nustatyta, kad urano atominiai branduoliai gali būti skaidomi ir be neutronų pagalbos. Taigi buvo nustatytas spontaniškas (spontaniškas) urano dalijimasis.

Išskirtinio branduolinės fizikos ir radioaktyvumo mokslininko garbei 104-asis Mendelejevo periodinės sistemos elementas pavadintas kurchatovium. Radioaktyvumo atradimas turėjo didžiulę įtaką mokslo ir technikos raidai, prasidėjo intensyvių medžiagų savybių ir sandaros tyrinėjimų era. Atsivėrė naujos perspektyvos energetikoje, pramonėje, karinėje medicinos srityje ir kitos žmogaus veiklos sritys dėl branduolinės energetikos įvaldymo atgijo atradus cheminių elementų gebėjimą spontaniškai virsti.

Tačiau kartu su teigiamais radioaktyvumo savybių panaudojimo žmonijos labui veiksniams galima pateikti neigiamo jų kišimosi į mūsų gyvenimą pavyzdžių – visų formų branduolinius ginklus, nuskendusius laivus ir povandeninius laivus su branduoliniais varikliais bei branduolinius ginklus. , o radioaktyviųjų atliekų šalinimas jūroje ir sausumoje, avarijos atominėse elektrinėse ir kt. ir tiesiogiai Ukrainai, radioaktyvumo panaudojimas branduolinėje energetikoje sukėlė Černobylio tragediją.

Ką darysime su gauta medžiaga:

Jei ši medžiaga jums pasirodė naudinga, galite ją išsaugoti savo puslapyje socialiniuose tinkluose: