Nuo praėjusio amžiaus vidurio į mokslą atėjo naujas žodis – radiacija. Jo atradimas padarė revoliuciją viso pasaulio fizikų mintyse ir leido atmesti kai kurias Niutono teorijas ir daryti drąsias prielaidas apie Visatos sandarą, jos formavimąsi ir mūsų vietą joje. Bet tai viskas ekspertams. Miestiečiai tik atsidūsta ir bando surinkti tokias skirtingas žinias šia tema. Procesą apsunkina tai, kad yra nemažai radiacijos matavimo vienetų ir visi jie yra tinkami.
Terminologija
Pirmasis terminas, su kuriuo reikia susipažinti, iš tikrųjų yra radiacija. Taip vadinamas kai kurių mažiausių dalelių, tokių kaip elektronai, protonai, neutronai, helio atomai ir kt., spinduliavimo procesas. Priklausomai nuo dalelės tipo, spinduliavimo savybės skiriasi viena nuo kitos. Radiacija stebima arba medžiagoms skaidant į paprastesnes, arba joms sintezuojant.
Spinduliavimo vienetai yra sutartinės sąvokos, nurodančios, kiek elementariųjų dalelių išsiskiria iš materijos. Šiuo metu fizika veikia šeimojeskirtingi vienetai ir jų deriniai. Tai leidžia apibūdinti įvairius procesus, vykstančius su medžiaga.
Radioaktyvusis skilimas yra savavališkas nestabilių atomų branduolių struktūros pokytis, išskiriant mikrodaleles.
Skilimo konstanta yra statistinė sąvoka, numatanti tikimybę, kad atomas bus sunaikintas per tam tikrą laikotarpį.
Pusinės eliminacijos laikas yra laikotarpis, per kurį suyra pusė viso medžiagos kiekio. Kai kuriems elementams jis skaičiuojamas minutėmis, o kitiems – metais ir net dešimtmečiais.
Kaip matuojama spinduliuotė
Radioaktyviųjų medžiagų savybėms įvertinti naudojami ne tik radiacijos įrenginiai. Be jų, naudojami tokie dydžiai:
- spinduliuotės š altinio aktyvumas;- srauto tankis (jonizuojančių dalelių skaičius ploto vienete).
Be to, skiriasi spinduliuotės poveikio gyviems ir negyviems objektams aprašymas. Taigi, jei medžiaga yra negyva, tada jai taikomos sąvokos:
- sugerta dozė;- ekspozicijos dozė.
Jei spinduliuotė paveikė gyvus audinius, vartojami šie terminai:
- ekvivalentinė dozė;
- efektyvioji ekvivalentinė dozė;- dozės galia.
Radiacijos matavimo vienetai, kaip minėta pirmiau, yra sąlyginės skaitinės reikšmės, kurias priėmė mokslininkai, kad būtų lengviau atlikti skaičiavimus ir kurti hipotezes bei teorijas. Galbūt todėl nėra vieno visuotinai priimto matavimo vieneto.
Curie
Vienas iš spinduliavimo vienetų yra curie. Ji nepriklauso sistemai (nepriklauso SI sistemai). Rusijoje jis naudojamas branduolinėje fizikoje ir medicinoje. Medžiagos aktyvumas bus lygus vienam kiuriui, jei per vieną sekundę joje įvyksta 3,7 milijardo radioaktyvių skilimų. Tai yra, galime sakyti, kad vienas Curie yra lygus trims milijardams septyniems šimtams milijonų bekerelių.
Šis skaičius atsirado dėl to, kad Marie Curie (kuri įvedė šį terminą į mokslą) atliko savo eksperimentus su radžiu ir rėmėsi jo skilimo greičiu. Tačiau laikui bėgant fizikai nusprendė, kad šio vieneto skaitinė reikšmė geriau susieta su kitu – bekereliu. Tai leido išvengti kai kurių matematinių skaičiavimų klaidų.
Be kiurių, dažnai galite rasti kartotinių ar dalinių, pvz.:
- megakiurijus (lygus 3,7 karto 10 16-osios bekerelių laipsnio);
- kilokurie (3, 7 tūkst. milijardų bekerelių);
- milikiurijus (37 mln. bekerelių);- mikrokiurijus (37 tūkst. bekerelių).
Naudodami šį vienetą galite išreikšti medžiagos tūrį, paviršių arba specifinį aktyvumą.
Bekkerelis
Bekerelio spinduliuotės dozės vienetas yra sisteminis ir įtrauktas į Tarptautinę vienetų sistemą (SI). Tai paprasčiausia, nes vieno bekerelio spinduliuotės aktyvumas reiškia, kad per sekundę materijoje vyksta tik vienas radioaktyvus skilimas.
Jis gavo savo pavadinimą prancūzų fiziko Antoine'o Henri Becquerel garbei. Pavadinimas buvopatvirtintas praėjusio amžiaus pabaigoje ir naudojamas iki šiol. Kadangi tai gana mažas vienetas, veiklai nurodyti naudojami dešimtainiai priešdėliai: kilo-, mili-, mikro- ir kt.
Pastaruoju metu kartu su bekereliais buvo naudojami nesisteminiai vienetai, tokie kaip curie ir rutherford. Vienas reterfordas lygus vienam milijonui bekerelių. Tūrinio arba paviršinio aktyvumo aprašyme galima rasti pavadinimų bekerelis vienam kilogramui, bekerelis metrui (kvadratas arba kubinis) ir įvairius jų darinius.
Rentgenas
Spinduliacijos matavimo vienetas – rentgeno spinduliuotė – taip pat nėra sisteminis, nors jis visur naudojamas norint nurodyti gautos gama spinduliuotės apšvitos dozę. Vienas rentgenas yra lygus tokiai spinduliuotės dozei, kai vienas kubinis centimetras oro, esant standartiniam atmosferos slėgiui ir nulinei temperatūrai, turi 3,3(10-10) krūvį. Tai lygu dviem milijonams jonų porų.
Nepaisant to, kad pagal Rusijos Federacijos teisės aktus dauguma nesisteminių vienetų yra draudžiami, dozimetrų žymėjimui naudojami rentgeno spinduliai. Tačiau jie greitai nebebus naudojami, nes pasirodė praktiškiau viską užrašyti ir skaičiuoti pilkais ir sivertais.
Rad
Spinduliavimo matavimo vienetas rad yra už SI sistemos ribų ir yra lygus spinduliuotės kiekiui, kai viena milijoninė džaulio dalis perduodama vienam gramui medžiagos. Tai yra, vienas radas yra 0,01 džaulio vienam medžiagos kilogramui.
Medžiaga, sugerianti energiją, gali būti gyvas audinys arba kita organinė irneorganinės medžiagos ir medžiagos: dirvožemis, vanduo, oras. Kaip nepriklausomas vienetas rad buvo įvestas 1953 m. ir Rusijoje turi teisę būti naudojamas fizikoje ir medicinoje.
Pilka
Tai dar vienas radiacijos lygio matavimo vienetas, pripažintas Tarptautinės vienetų sistemos. Tai atspindi sugertą spinduliuotės dozę. Laikoma, kad medžiaga gavo vieną pilką dozę, jei su spinduliuote perduota energija yra lygi vienam džauliui kilogramui.
Šis vienetas pavadintas anglų mokslininko Lewiso Grėjaus garbei ir buvo oficialiai įtrauktas į mokslą 1975 m. Pagal taisykles visas vieneto pavadinimas rašomas mažąja raide, tačiau sutrumpintas jo pavadinimas rašomas didžiosiomis raidėmis. Viena pilka yra lygi šimtui radų. Be paprastų vienetų, moksle taip pat naudojami daugybiniai ir daugybiniai atitikmenys, pvz., kilograjus, megagray, decigray, centigray, mikropilka ir kt.
Sievertas
Siverto spinduliuotės vienetas naudojamas efektyvioms ir lygiavertėms spinduliuotės dozėms žymėti, taip pat yra SI sistemos dalis, pvz., pilka ir bekerelis. Moksle naudojamas nuo 1978 m. Vienas sivertas yra lygus energijai, kurią sugeria kilogramas audinio po vieno pakaitinimo gama spinduliais. Padalinys pavadintas Švedijos mokslininko Rolfo Sieverto garbei.
Pagal apibrėžimą sivertai ir pilkos spalvos yra vienodi, ty lygiavertės ir sugertos dozės yra vienodo dydžio. Tačiau tarp jų vis tiek yra skirtumas. Nustatant ekvivalentinę dozęreikia atsižvelgti ne tik į kiekį, bet ir į kitas spinduliuotės savybes, tokias kaip bangos ilgis, amplitudė, kokios dalelės ją reprezentuoja. Todėl skaitinė sugertos dozės reikšmė dauginama iš spinduliuotės kokybės koeficiento.
Taigi, pavyzdžiui, jei visi kiti dalykai yra vienodi, alfa dalelių sugertas poveikis bus dvidešimt kartų stipresnis nei ta pati gama spinduliuotės dozė. Be to, būtina atsižvelgti į audinių koeficientą, kuris parodo, kaip organai reaguoja į spinduliuotę. Todėl lygiavertė dozė naudojama radiobiologijoje, o efektyvioji – darbuotojų sveikatai (radiacijos poveikiui normalizuoti).
Saulės energijos konstanta
Egzistuoja teorija, kad gyvybė mūsų planetoje atsirado dėl saulės spinduliuotės. Žvaigždės spinduliuotės matavimo vienetai yra kalorijos ir vatai, padalyti iš laiko vieneto. Taip nuspręsta, nes Saulės spinduliuotės kiekį lemia šilumos kiekis, kurį gauna objektai, ir jos intensyvumas. Žemę pasiekia tik pusė milijono visos išskiriamos energijos.
Žvaigždžių spinduliuotė sklinda erdvėje šviesos greičiu ir spindulių pavidalu patenka į mūsų atmosferą. Šios spinduliuotės spektras gana platus – nuo „b altojo triukšmo“, tai yra radijo bangų, iki rentgeno spindulių. Dalelės, kurios taip pat susilieja su spinduliuote, yra protonai, tačiau kartais gali būti elektronų (jei energijos išsiskyrimas buvo didelis).
Iš Saulės gaunama spinduliuotė yra visų gyvų procesų varomoji jėgaplaneta. Energijos kiekis, kurį gauname, priklauso nuo sezono, žvaigždės padėties virš horizonto ir atmosferos skaidrumo.
Radiacijos poveikis gyvoms būtybėms
Jei tos pačios charakteristikos gyvi audiniai yra apšvitinami skirtingų tipų spinduliuote (ta pačia doze ir intensyvumu), rezultatai skirsis. Todėl, norint nustatyti pasekmes, neužtenka tik sugertos arba ekspozicijos dozės, kaip tai daroma su negyvais daiktais. Scenoje atsiranda prasiskverbiančios spinduliuotės vienetai, tokie kaip sivertas rems ir pilkos spalvos, kurie rodo ekvivalentinę spinduliuotės dozę.
Ekvivalentinė – tai dozė, kurią sugeria gyvas audinys ir padauginta iš sąlyginio (lentelės) koeficiento, kuriame atsižvelgiama į tai, kiek pavojinga yra ta ar kita spinduliuotė. Dažniausiai naudojamas matas yra sivertas. Vienas sivertas lygus šimtui remų. Kuo didesnis koeficientas, tuo atitinkamai pavojingesnė spinduliuotė. Taigi fotonams tai yra vienas, o neutronams ir alfa dalelėms – dvidešimt.
Nuo avarijos Černobylio atominėje elektrinėje Rusijoje ir kitose NVS šalyse ypatingas dėmesys buvo skiriamas žmonių apšvitos lygiui. Natūralių spinduliuotės š altinių ekvivalentinė dozė neturi viršyti penkių milisivertų per metus.
Radionuklidų poveikis negyviems objektams
Radioaktyviosios dalelės turi energijos krūvį, kurį, susidūrusios su ja, perduoda medžiagai. Ir kuo daugiau dalelių susiliečia kelyjetam tikras medžiagos kiekis, tuo daugiau energijos ji gaus. Jo kiekis apskaičiuojamas dozėmis.
- Sugertoji dozė – tai radioaktyviosios spinduliuotės kiekis, kurį gavo medžiagos vienetas. Jis matuojamas pilka spalva. Šioje vertėje neatsižvelgiama į tai, kad skirtingų tipų spinduliuotės poveikis medžiagai yra skirtingas.
- Poveikio dozė – tai sugertoji dozė, tačiau atsižvelgiant į medžiagos jonizacijos laipsnį nuo įvairių radioaktyviųjų dalelių poveikio. Jis matuojamas kulonais kilogramui arba rentgenais.
