Radioaktyvusis š altinis yra tam tikras radionuklido kiekis, skleidžiantis jonizuojančiąją spinduliuotę. Pastaroji paprastai apima gama spindulius, alfa ir beta daleles bei neutronų spinduliuotę.
Š altinių vaidmuo
Jos gali būti naudojamos apšvitinimui, kai spinduliuotė atlieka jonizuojančią funkciją, arba kaip metrologinės spinduliuotės š altinis radiometriniam procesui ir prietaisams kalibruoti. Jie taip pat naudojami pramoniniams procesams, pvz., storio matavimui popieriaus ir plieno pramonėje, stebėti. Š altinius galima sandariai uždaryti talpykloje (labai prasiskverbianti spinduliuotė) arba nusodinti ant paviršiaus (mažai prasiskverbianti spinduliuotė) arba skystyje.
Prasmė ir taikymas
Kaip spinduliuotės š altinis, jie naudojami medicinoje spindulinei terapijai ir pramonėje radiografijai, švitinimuimaistas, sterilizavimas, kenkėjų kontrolė ir PVC švitinimo kryžminis ryšys.
Radionuklidai
Radionuklidai parenkami pagal spinduliuotės tipą ir pobūdį, intensyvumą ir pusėjimo trukmę. Įprasti radionuklidų š altiniai yra kob altas-60, iridis-192 ir stroncis-90. SI š altinio aktyvumo matavimas yra bekerelis, nors istorinis Curie vienetas vis dar iš dalies naudojamas, pavyzdžiui, JAV, nepaisant to, kad JAV NIST primygtinai rekomenduoja naudoti SI vienetą. Sveikatos sumetimais tai privaloma ES.
Visą gyvenimą
Radiacijos š altinis paprastai gyvuoja 5–15 metų, kol jo aktyvumas nukrenta iki saugaus lygio. Tačiau kai yra radionuklidų, kurių pusinės eliminacijos laikas yra ilgas, jie gali būti naudojami kaip kalibravimo įrankiai daug ilgiau.
Uždaryta ir paslėpta
Daugelis radioaktyviųjų š altinių yra uždaryti. Tai reiškia, kad jie visam laikui arba visiškai yra kapsulėje, arba tvirtai pririšti prie paviršiaus. Kapsulės dažniausiai gaminamos iš nerūdijančio plieno, titano, platinos ar kito inertinio metalo. Naudojant uždarus š altinius, praktiškai pašalinama visa radioaktyviųjų medžiagų pasklidimo į aplinką rizika dėl netinkamo naudojimo, tačiau talpykla nėra skirta spinduliuotei slopinti, todėl radiacinei apsaugai reikalingas papildomas ekranavimas. Uždarieji taip pat naudojami beveik visais atvejais, kai neReikalingas cheminis ar fizinis įterpimas į skystį ar dujas.
Uždaruosius š altinius TATENA klasifikuoja pagal jų veiklą, susijusią su minimaliai pavojingu radioaktyviu objektu (galinčiu padaryti didelę žalą žmonėms). Naudojamas santykis yra A/D, kur A yra š altinio aktyvumas, o D yra mažiausia pavojinga veikla.
Atkreipkite dėmesį, kad š altiniai, kurių radioaktyvumo išeiga pakankamai maža (pvz., naudojami dūmų detektoriuose), kad nepakenktų žmonėms, nėra klasifikuojami.
Kapsulės
Kapsuliniai š altiniai, kai spinduliuotė efektyviai sklinda iš taško, naudojami beta, gama ir rentgeno instrumentams kalibruoti. Pastaruoju metu jie buvo nepopuliarūs tiek kaip pramonės objektai, tiek kaip studijų objektai.
Plokštelės spyruoklės
Jie plačiai naudojami radioaktyviosios taršos prietaisams kalibruoti. Tai yra, iš tikrųjų jie atlieka savotiškų stebuklingų skaitiklių vaidmenį.
Skirtingai nei kapsulinio š altinio, plokštelinio š altinio skleidžiamas fonas turi būti ant paviršiaus, kad talpykla neišbluktų arba savaime neapsaugotų dėl medžiagos pobūdžio. Tai ypač svarbu alfa dalelėms, kurias nesunkiai sustabdo nedidelė masė. Braggo kreivė rodo atmosferos oro slopinimo poveikį.
Neatidaryta
Neatidaryti š altiniai yra tie, kurie nėra sandariai uždarytoje talpykloje ir yra plačiai naudojami medicinos tikslais. Jie taikomi tais atvejaiskai š altinį reikia ištirpinti skystyje, skirtą injekuoti pacientui arba nuryti. Jie taip pat naudojami pramonėje panašiai nuotėkio aptikimo būdu kaip radioaktyvusis žymeklis.
Perdirbimas ir aplinkosaugos aspektai
Pasibaigusio galiojimo radioaktyviųjų š altinių šalinimas kelia panašių problemų kaip ir kitų branduolinių atliekų šalinimas, nors ir mažesniu mastu. Panaudoti žemo aktyvumo š altiniai kartais bus pakankamai neaktyvūs, kad būtų šalinami įprastais atliekų šalinimo būdais, dažniausiai sąvartynuose. Kiti šalinimo būdai yra panašūs į tuos, kurie naudojami aukštesnio aktyvumo radioaktyviosioms atliekoms, naudojant skirtingus gręžinių gylius, atsižvelgiant į atliekų aktyvumą.
Gerai žinomas neatsargaus elgesio su tokiu objektu atvejis buvo nelaimingas atsitikimas Gojanijoje, po kurio žuvo keli žmonės.
Foninė spinduliuotė
Foninė spinduliuotė Žemėje visada yra. Didžioji dalis foninės spinduliuotės gaunama natūraliai iš mineralų, o nedidelė dalis – iš žmogaus sukurtų elementų. Natūralūs radioaktyvūs mineralai žemėje, dirvožemyje ir vandenyje sukuria foninę spinduliuotę. Žmogaus kūne netgi yra kai kurių šių natūralių radioaktyvių mineralų. Kosminė spinduliuotė taip pat prisideda prie mus supančio radiacinio fono. Natūralios foninės spinduliuotės lygiai įvairiose vietose gali labai skirtis, taip pat toje pačioje vietoje laikui bėgant. Natūralūs radioizotopai yra labai stiprus fonasskleidėjai.
Kosminė spinduliuotė
Kosminę spinduliuotę sklinda itin energingos Saulės dalelės ir žvaigždės, patenkančios į Žemės atmosferą. Tai yra, šiuos dangaus kūnus galima vadinti radioaktyviosios spinduliuotės š altiniais. Kai kurios dalelės patenka į žemę, o kitos sąveikauja su atmosfera, sukurdamos įvairių tipų spinduliuotę. Lygiai didėja artėjant prie radioaktyvaus objekto, todėl kosminės spinduliuotės kiekis paprastai didėja proporcingai kopimui. Kuo didesnis aukštis, tuo didesnė dozė. Štai kodėl gyvenantys Denveryje, Kolorado valstijoje (5 280 pėdų) gauna didesnę metinę kosminės spinduliuotės spinduliuotės dozę nei visi, gyvenantys jūros lygyje (0 pėdų).
Urano gavyba Rusijoje išlieka prieštaringa ir „karšta“tema, nes šis darbas yra itin pavojingas. Natūralu, kad žemėje esantis uranas ir toris yra vadinami pirminiais radionuklidais ir yra sausumos spinduliuotės š altinis. Visur galima rasti nedidelius urano, torio ir jų skilimo produktų kiekius. Sužinokite daugiau apie radioaktyvųjį skilimą. Žemės radiacijos lygis skiriasi priklausomai nuo vietos, tačiau vietovėse, kuriose paviršiaus dirvožemyje yra didesnė urano ir torio koncentracija, paprastai būna didesnės dozės. Todėl žmonėms, užsiimantiems urano kasyba Rusijoje, gresia didelis pavojus.
Radiacija ir žmonės
Žmogaus organizme galima rasti radioaktyviųjų medžiagų pėdsakų (daugiausia natūralaus kalio-40). Elementas randamas maiste, dirvožemyje ir vandenyje, kurį mespriimti. Mūsų kūne yra nedidelis spinduliuotės kiekis, nes organizmas vienodai metabolizuoja neradioaktyvias ir radioaktyvias kalio formas bei kitus elementus.
Nedidelė foninės spinduliuotės dalis gaunama dėl žmogaus veiklos. Radioaktyviųjų elementų pėdsakai buvo pasklidę į aplinką dėl branduolinių ginklų bandymų ir avarijų, tokių kaip Černobylio atominėje elektrinėje Ukrainoje. Branduoliniai reaktoriai išskiria nedidelį kiekį radioaktyvių elementų. Pramonėje ir net kai kuriuose plataus vartojimo produktuose naudojamos radioaktyviosios medžiagos taip pat skleidžia nedidelį foninės spinduliuotės kiekį.
Mes visi kasdien susiduriame su natūralių š altinių, pvz., mineralų žemėje, ir žmogaus sukurtų š altinių, pvz., medicininių rentgeno spindulių, spinduliuote. Nacionalinės radiacinės saugos ir matavimų tarybos (NCRP) duomenimis, JAV vidutinė metinė radiacijos apšvita žmogui yra 620 miliremų (6,2 milisiverto).
Gamtoje
Radioaktyvių medžiagų dažnai randama gamtoje. Kai kurie iš jų yra dirvožemyje, uolienose, vandenyje, ore ir augmenijoje, iš kurių jie įkvepiami ir praryjami. Be šios vidinės apšvitos, žmonės taip pat gauna išorinę apšvitą iš radioaktyviųjų medžiagų, kurios lieka už kūno ribų, ir nuo kosminės kosmoso spinduliuotės. Vidutinė natūrali paros dozė žmogui yra apie 2,4 mSv (240 mrem) per metus.
Tai keturis kartus daugiaupasaulinės vidutinės dirbtinės spinduliuotės apšvitos pasaulyje, kuri 2008 metais buvo apie 0,6 mrem (60 Rem) per metus. Kai kuriose turtingose šalyse, pavyzdžiui, JAV ir Japonijoje, dirbtinė apšvita vidutiniškai viršija natūralų apšvitą dėl didesnės prieigos prie specifinių medicinos prietaisų. Europoje vidutinė natūrali foninė apšvita įvairiose šalyse svyruoja nuo 2 mSv (200 mrem) per metus Jungtinėje Karalystėje iki daugiau nei 7 mSv (700 mrem) kai kurioms žmonių grupėms Suomijoje.
Kasdienis parodymas
Poveikis iš natūralių š altinių yra neatsiejama kasdienio gyvenimo dalis tiek darbe, tiek viešose vietose. Tokia apšvita daugeliu atvejų visuomenei kelia nedidelį susirūpinimą arba visai jos nekelia, tačiau tam tikrose situacijose reikia atsižvelgti į sveikatos apsaugos priemones, pavyzdžiui, dirbant su urano ir torio rūdomis bei kitomis natūraliai susidarančiomis radioaktyviosiomis medžiagomis (NORM). Šios situacijos pastaraisiais metais buvo Agentūros dėmesio centre. Ir tai, neminint tokių avarijų, kai išmetamos radioaktyviosios medžiagos, pavyzdžių, tokių kaip Černobylio atominės elektrinės ir Fukušimos katastrofa, privertusi viso pasaulio mokslininkus ir politikus persvarstyti savo požiūrį į „taikų atomą“.
Žemės spinduliuotė
Žemės spinduliuotė apima tik tuos š altinius, kurie lieka išorėje organizme. Tačiau kartu jie ir toliau yra pavojingi radioaktyvūs radiacijos š altiniai. Pagrindiniai susirūpinimą keliantys radionuklidai yra kalis, uranas ir toris, jų skilimo produktai. Irkai kurie, pavyzdžiui, radis ir radonas, yra labai radioaktyvūs, tačiau jų koncentracijos yra mažos. Nuo Žemės susiformavimo šių objektų skaičius nenumaldomai sumažėjo. Dabartinis radiacijos aktyvumas, susijęs su urano-238 buvimu, yra perpus mažesnis nei mūsų planetos egzistavimo pradžioje. Taip yra dėl to, kad jo pusinės eliminacijos laikas yra 4,5 milijardo metų, o kalio-40 (1,25 milijardo metų pusinės eliminacijos laikas) yra tik apie 8% originalo. Tačiau per žmonijos egzistavimą radiacijos kiekis sumažėjo labai nežymiai.
Daugelis izotopų, kurių pusinės eliminacijos laikas yra trumpesnis (taigi ir didelis radioaktyvumas), nesunyko dėl nuolatinės natūralios gamybos. To pavyzdžiai yra radis-226 (torio-230 skilimo produktas urano-238 skilimo grandinėje) ir radonas-222 (radžio-226 skilimo produktas toje grandinėje).
Toris ir uranas
Radioaktyvieji cheminiai elementai toris ir uranas dažniausiai yra alfa ir beta skilimo metu ir juos nėra lengva aptikti. Tai daro juos labai pavojingus. Tačiau tą patį galima pasakyti ir apie protonų spinduliuotę. Tačiau daugelis jų šalutinių šių elementų darinių taip pat yra stiprūs gama skleidėjai. Toris-232 aptinkamas su 239 keV smailėmis iš švino-212, 511, 583 ir 2614 keV iš talio-208 ir 911 ir 969 keV iš aktinio-228. Radioaktyvusis cheminis elementas Uranas-238 pasirodo kaip bismuto-214 smailės ties 609, 1120 ir 1764 keV (žr. tą pačią smailę apie atmosferos radoną). Kalis-40 aptinkamas tiesiogiai per 1461 gama smailękeV.
Lygis virš jūros ir kitų didelių vandens telkinių paprastai sudaro apie dešimtadalį žemės fono. Ir atvirkščiai, pakrantės zonos (ir regionai prie gėlo vandens) gali turėti papildomą indėlį dėl išsibarsčiusių nuosėdų.
Radonas
Didžiausias radioaktyviosios spinduliuotės š altinis gamtoje yra ore esantis radonas – radioaktyvios dujos, išsiskiriančios iš žemės. Radonas ir jo izotopai, pirminiai radionuklidai ir skilimo produktai sudaro 1,26 mSv/metus (miliziverto per metus) vidutinę įkvepiamą dozę. Radonas pasiskirsto netolygiai ir kinta priklausomai nuo oro sąlygų, todėl daugelyje pasaulio vietų, kur jis kelia didelį pavojų sveikatai, naudojamos daug didesnės dozės. Skandinavijos šalyse, JAV, Irane ir Čekijoje pastatų viduje buvo rasta 500 kartų didesnė už pasaulio vidurkį. Radonas yra urano skilimo produktas, gana dažnas žemės plutoje, tačiau labiau susikaupęs visame pasaulyje išsibarsčiusiose rūdinėse uolienose. Iš šių rūdų radonas patenka į atmosferą ar gruntinius vandenis, taip pat patenka į pastatus. Jis gali būti įkvėptas į plaučius kartu su skilimo produktais, kur jie išliks kurį laiką po poveikio. Dėl šios priežasties radonas priskiriamas prie natūralių spinduliuotės š altinių.
Radono ekspozicija
Nors radono atsiranda natūraliai, jo poveikį gali padidinti arba sumažinti žmogaus veikla, pavyzdžiui, statant namą. Blogai sandarus rūsysGerai izoliuotas namas gali sukelti radono kaupimąsi namuose, o tai kelia pavojų jo gyventojams. Dėl plačiai paplitusių gerai izoliuotų ir sandarių namų statybos šiaurės pramoninėse šalyse radonas tapo pagrindiniu foninės spinduliuotės š altiniu kai kuriose Šiaurės Amerikos ir Europos bendruomenėse. Kai kurios statybinės medžiagos, pvz., lengvasis betonas su skalūnų alūnu, fosfogipsas ir itališkas tufas, gali išskirti radoną, jei jose yra radžio ir yra poringos dujoms.
Radono spinduliuotė yra netiesioginė. Radono pusinės eliminacijos laikas yra trumpas (4 dienos) ir skyla į kitas radžio serijos radioaktyviųjų nuklidų kietąsias daleles. Šie radioaktyvieji elementai įkvepiami ir lieka plaučiuose, sukeldami ilgalaikį poveikį. Taigi manoma, kad radonas yra antra pagrindinė plaučių vėžio priežastis po rūkymo ir vien tik JAV sukelia nuo 15 000 iki 22 000 mirčių nuo vėžio per metus. Tačiau diskusijos apie priešingus eksperimento rezultatus vis dar vyksta.
Didžiąją dalį atmosferos fono sukelia radonas ir jo skilimo produktai. Gama spektras rodo pastebimas smailes ties 609, 1120 ir 1764 keV, kurios priklauso bismutui-214, radono skilimo produktui. Atmosferos fonas labai priklauso nuo vėjo krypties ir meteorologinių sąlygų. Radonas taip pat gali išsiskirti iš žemės pliūpsniais ir tada suformuoti „radono debesis“, kurie gali nukeliauti dešimtis kilometrų.
Erdvės fonas
Žemė ir visa gyva būtybė joje nuolatbombarduojamas spinduliuotės iš kosmoso. Šią spinduliuotę daugiausia sudaro teigiamai įkrauti jonai, nuo protonų iki geležies, ir didesni branduoliai, pagaminti už mūsų saulės sistemos ribų. Ši spinduliuotė sąveikauja su atmosferos atomais, sukurdama antrinį oro srautą, įskaitant rentgeno spindulius, miuonus, protonus, alfa daleles, pionus, elektronus ir neutronus.
Tiesioginė kosminės spinduliuotės dozė daugiausia gaunama iš miuonų, neutronų ir elektronų. Ji skiriasi įvairiose pasaulio vietose, priklausomai nuo geomagnetinio lauko ir aukščio. Pavyzdžiui, Denverio miestas JAV (1650 metrų aukštyje) gauna maždaug dvigubai didesnę kosminių spindulių dozę nei taške jūros lygyje.
Ši spinduliuotė yra daug stipresnė viršutinėje troposferos dalyje maždaug 10 km atstumu, todėl ji ypač aktuali įgulos nariams ir nuolatiniams keleiviams, kurie daug valandų per metus praleidžia šioje aplinkoje. Remiantis įvairiais tyrimais, skrydžių metu oro linijų įgulos paprastai gauna papildomą profesinę dozę, kuri svyruoja nuo 2,2 mSv (220 mrem) per metus iki 2,19 mSv per metus.
Radiacija orbitoje
Panašiai dėl kosminių spindulių astronautų foninis poveikis yra didesnis nei Žemės paviršiaus žmonėms. Žemose orbitose dirbantys astronautai, pavyzdžiui, tarptautinių kosminių stočių ar šaudyklų darbuotojai, yra iš dalies apsaugoti Žemės magnetinio lauko, tačiau kenčia ir nuo vadinamojo Van Alleno diržo, kuris yra Žemės magnetinio lauko padarinys. Už žemos Žemės orbitos ribų, pvzApollo astronautai, keliaujantys į Mėnulį, ši foninė spinduliuotė yra daug intensyvesnė ir yra reikšminga kliūtis būsimam ilgalaikiam Mėnulio ar Marso tyrinėjimui.
Kosminės įtakos sukelia ir elementų transmutaciją atmosferoje, kurios metu jų generuojama antrinė spinduliuotė susijungia su atmosferoje esančiais atomų branduoliais, sudarydama įvairius nuklidus. Galima pagaminti daug vadinamųjų kosmogeninių nuklidų, tačiau bene labiausiai pastebimas yra anglis-14, kuris susidaro sąveikaujant su azoto atomais. Šie kosmogeniniai nuklidai ilgainiui pasiekia Žemės paviršių ir gali būti įtraukti į gyvus organizmus. Šių nuklidų gamyba trumpalaikių saulės srauto metamorfozių metu šiek tiek kinta, tačiau yra laikoma praktiškai pastovia dideliais mastais – nuo tūkstančių iki milijonų metų. Nuolatinė anglies-14 gamyba, įtraukimas ir santykinai trumpas pusinės eliminacijos laikas yra principai, naudojami atliekant senovės biologinių medžiagų, pvz., medinių artefaktų ar žmogaus palaikų, radioaktyviosios anglies datavimą.
Gama spinduliai
Kosminė spinduliuotė jūros lygyje paprastai atrodo kaip 511 keV gama spinduliuotė, atsirandanti dėl pozitronų anihiliacijos, kurią sukuria didelės energijos dalelių ir gama spindulių branduolinės reakcijos. Dideliame aukštyje taip pat prisideda nenutrūkstamas strigimo spektras. Todėl tarp mokslininkų saulės spinduliuotės ir radiacijos balanso klausimas yra laikomas labai svarbiu.
Radiacija kūno viduje
Dviejuose svarbiausiuose žmogaus kūno elementus, ty kalį ir anglį, yra izotopų, kurie labai padidina mūsų foninės spinduliuotės dozę. Tai reiškia, kad jie taip pat gali būti radioaktyviosios spinduliuotės š altiniai.
Pavojingi cheminiai elementai ir junginiai linkę kauptis. Vidutiniame žmogaus kūne yra apie 17 miligramų kalio-40 (40K) ir apie 24 nanogramus (10-8 g) anglies-14 (14C) (pusėjimo laikas – 5730 metų). Išskyrus vidinę taršą išorinėmis radioaktyviosiomis medžiagomis, šie du elementai yra didžiausi vidinio poveikio biologiškai funkciniams žmogaus kūno komponentams sudedamosios dalys. Maždaug 4000 branduolių skyla 40K per sekundę greičiu ir tiek pat 14C temperatūroje. Beta dalelių, susidariusių 40 K temperatūroje, energija yra maždaug 10 kartų didesnė nei beta dalelių, susidariusių 14 °C temperatūroje.
14C žmogaus organizme yra maždaug 3700 Bq (0,1 Ci), o biologinis pusinės eliminacijos laikas yra 40 dienų. Tai reiškia, kad irstant 14C per sekundę susidaro apie 3700 beta dalelių. Maždaug pusėje žmogaus ląstelių yra 14C atomas.
Pasaulinė vidutinė vidinė radionuklidų, išskyrus radoną ir jo skilimo produktus, dozė yra 0,29 mSv/metus, iš kurių 0,17 mSv/metus yra esant 40K, 0,12 mSv/metus gaunama iš urano serijos ir torio, o 12 μSv / metų – nuo 14C. Taip pat verta paminėti, kad medicininiai rentgeno aparatai taip pat dažnairadioaktyvūs, tačiau jų spinduliuotė nėra pavojinga žmonėms.
