Ионизирующие излучения

Рассмотрены процессы преобразования энергии ионизирующего излучения в веществе, приводящие к возникновению сигнала на входе детектора. Приведена классификация методов. Изложены физические основы методов детектирования излучений, принципы действия детекторов ионизирующих излучений, их характеристики и указаны области применения. Учебное пособие написано на основе курса лекций, которые автор в течение ряда лет читает в Московском инженерно-физическом институте.

Под действием ионизирующих излучений материалы и изделия претерпевают два вида изменений: а) необратимые (не исчезающие с течением времени) и б) обратимые, наведенные, проявляющиеся только во время действия облучения. Обратимые изменения в первую очередь определяются интенсивностью излучения, необратимые— общим количеством энергии излучения, поглощенным единицей массы вещества,— дозой. Последняя в системе СИ измеряется в джоулях на килограмм: 1 Дж/кг равен дозе излучения, при которой массе излученного вещества 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Иногда дозу измеряют в рентгенах (Р): 1 Р — количество энергии гамма- или рентгеновского излучения, которое при поглощении его одним кубическим сантиметром сухого воздуха при давлении 101,325 кПа (760 мм рт. ст.) и температуре О °С приводит в результате ионизации газа к образованию одной единицы заряда каждого знака (в системе СГС).

Радиационные испытания относятся к числу специальных и проводятся облучением испытываемых ИМС заданной дозой ионизирующего излучения: гамма-излучением, рентгеновским излучением, потоком нейтронов и т.п.

Оборудование и производственные помещения на АЭС располагают (компонуют) по принципу деления на зоны строгого и свободного режимов, в которых возможно либо исключено воздействие ионизирующего излучения на обслуживающий персонал. Вход в помещение зоны строгого режима осуществляется через санпропускники, где обслуживающий персонал полностью переодевается в спецодежду.

Биологический эффект воздействия ионизирующего излучения заключается в ионизации воды ткани. В результате сложных химических реакций в организме образуются свободные радикалы Н и ОН, не несущие заряда. Одновременно появляется энергичный окислитель — перекись водорода. Свободные радикалы вызывают в организме биохимические процессы, ведущие к изменениям в клетках крови и ткани, что снижает защитную способность организма.

Степень радиационной опасности при работе с источниками ионизирующих излучений определяется: герметичностью источника (открытый или закрытый); энергией ионизирующего излучения; активностью и периодом полураспада радионуклида. Для ограничения воздействия радионуклидов, содержащихся в воде и воздухе, на человека установлены их допустимые концентрации (ДК). Контроль концентрации изотопов в воздухе и воде открытых водоемов-проводится службами радиационной безопасности АЭС с помощью-специальной дозиметрической и радиометрической аппаратуры.

28. Структурная схема установки для измерения количественных характеристик ионизирующего излучения:

2. В чем проявляется воздействие ионизирующего излучения на человека?

В последнее время перспективным является способ включения радиоактивных отходов в полиэтилен при низких температурах. Процесс заключается в том, что жидкие радиоактивные отходы смешиваются при комнатной температуре со связующими веществами, которые при этой температуре полимеризуются после добавления катализаторов. Полиэтиленовые блоки стойки к воздействию ионизирующего излучения, выветриванию и пожаробезопасны.

В режиме несамостоятельного разряда работают ионизационные камеры, пропорциональные счетчики и детекторы радиоактивных и космических излучений. При работе в этом режиме анодный ток пропорционален интенсивности ионизирующего излучения.

При геофизических исследованиях сигналами могут быть упругие или электромагнитные волны, распространяющиеся в земной коре от искусственного или естественного источника; магнитные или гравитационные поля и их аномалии: уровень ионизирующего излучения и т. д. Обычно геофизические сигналы с помощью соответствующих входных преобразователей (датчиков) преобразуются в электрические, которые после усиления и обра-

Ионизирующие излучения биологически чрезвычайно опасны. Так, облучение человека массой 70 кг у-квантами при поглощенной энергии 315 Дж, а также нейтронами при значительно меньших дозах в 50% случаев приводит к смерти в течение месяца. Никакой другой вид энергии, поглощенный в таком количестве, не сопровождается столь тяжелыми поражениями организма, какие вызывает ионизирующее излучение.

Радиоактивные излучения подразделяются на корпускулярные и квантовые. Первые представляют собой потоки быстрых элементарных частиц (нейтронов, протонов, ядер атомов химических элементов, бета-, альфа-и других частиц), вторые — электромагнитные ионизирующие излучения (гамма- и рентгеновское).

пользующих ионизирующие излучения,

Ионизирующие излучения большой мощности вызывают нагрев вещества и уменьшают его теплопроводность, что снижает ?пр при тепловом пробое диэлектрика^. При облучении в диэлектрике могут наблюдаться газовыделение и ионизация газа в порах. Эти процессы ускоряют разрушение и снижают электрическую прочность диэлектрика, как и частичные разряды, возникающие в диэлектрике в-электрическом поле.

Основное достоинство приборов, использующих ионизирующие излучения, заключается в возможности бесконтактных измерений, т. е. измерений без непосредственного соприкосновения преобразователя с измеряемой средой. Это обстоятельство имеет очень большое значение в ряде случаев, как, например, при измерениях в агрессивных или взрывоопасных средах, а также в средах, находящихся под большим давлением или имеющих высокую темпера-

Используя ионизирующие излучения, под воздействием которых происходит быстрое и резкое изменение наследственных признаков живых организмов, советские селекционеры вывели новые урожайные сорта зерновых, овощных и технических культур (пшеницы, картофеля, хлопка и пр.). В последние годы применительно к результатам многочисленных и длительных опытов разработан метод предпосевного облучения семян гамма-лучами, в сочетании с другими агротехническими приемами способствующий ускорению созревания и повышению урожайности сельскохозяйственных растений. Недавно Всесоюзным научно-исследовательским институтом зерна была завершена постройка опытно-производственной облучающей установки для дезинсекции зерна с радиоактивным кобальтом в качестве источника радиации и с регулируемой конвейерной подачей зернового материала, подлежащего облучению.

Постоянно приходится сталкиваться с разного рода опасностями; поведение при этом определяет степень риска, которому человек подвергается. Например, пересечение Атлантического океана связано с определенным риском. Однако степень риска при этом зависит от вида транспорта: при путешествии на гребной лодке риск высок, а на океанском лайнере — невелик. Ионизирующие излучения, связанные с работой АЭС, представляют определенную опасность для населения; приемлемая степень риска, обусловленного использованием атомной энергии, зависит от большого числа факторов, которыми, в общем, можно управлять.

Ионизирующие излучения и ядерные частицы

Так как ионизирующие излучения многообразны, то введено понятие эквивалентной дозы, которая выражается в зивертах (Зв). Эта величина рассчитывается на основе данных по поглощенным дозам, выражаемым, как отмечалось, в греях, но с учетом коэффициента качества излучения, который для бета- и гамма-излучений равен 1, а для альфа-излучений равен 20.

Вообще, представление части населения об абсолютности^ вреда радиации носит характер предубеждения. В определен-! ных дозах радиоактивность даже полезна. Давно широко известно полезное воздействие радиоактивных радоновых ванн и \ грязелечения. Все убеждены в пользе морских купаний, но 1 морская и океанские воды содержат урановые соединения. \ В последние годы ионизирующие излучения стали использо- ваться с большой пользой в сельском хозяйстве, пищевой про- • мышленности, металлургии и других областях хозяйства. Это

означает, что ионизирующие излучения являются врагами человека только в том случае, если они используются с превышением предельно допустимых доз (ПДД). Существуют как государственные, так и межгосударственные нормы, принятые Международным агентством по использованию атомной энергии (МАГАТЭ) и строго соблюдаются. Достижения современной науки позволили создать прочный фундамент для системы законодательных мер по обеспечению радиационной безопасности человека.