Альфа излучение притягивается к чему

Альфа-излучение: проникающая способность. Защита от альфа-излучения

Понятие «излучение» включает в себя весь диапазон электромагнитных волн, а также электрический ток, радиоволны, ионизирующее излучение. При последнем изменяется физическое состояние атомов и их ядер, превращая их в заряженные ионы или продукты ядерных реакций. Мельчайшие частицы обладают энергией, которая постепенно теряется при взаимодействии со структурными единицами. В результате движения вещество, через которое проникают элементы, ионизируется. Глубина проникновения различна для каждой частицы. Из-за способности изменять вещества радиоактивный свет наносит вред организму. Какие виды излучений существуют?

Корпускулярное испускание. Альфа-частицы

Характеристика альфа-излучения

Бета-излучение

Это процесс, при котором электроны и позитроны образуются при бета-распаде элементов от самых легких до самых тяжелых. Бета-частицы сотрудничают с электронами атомных оболочек, передают им часть энергии и вырывают их с орбит. В этом случае образуется положительный ион и свободный электрон. Альфа и бета – излучение обладают разной скоростью движения. Так, для второго вида лучей она приближается к скорости света. Поглотить бета-частицы можно с помощью слоя алюминия толщиной в 1 мм.

Гамма-лучи

Образуются при разложении радиоактивных ядер, а также элементарных частиц. Это коротковолновый тип электромагнитного излучения. Оно образуется при переходе ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное. Имеет короткую длину волны, поэтому обладает высокой проникающей способностью, что может нанести серьезный вред здоровью человека.

Свойства

Частицы, которые образуются при распаде ядер элементов, могут по-разному взаимодействовать с окружающей средой. Такая связь находится в зависимости от массы, заряда, энергии частиц. К свойствам радиоактивного излучения можно отнести следующие параметры:

1. Проникающую способность.

3. Экзотермическую реакцию.

4. Воздействие на фотоэмульсию.

5. Возможность вызвать свечение люминесцирующих веществ.

6. При длительном воздействии возможны химические реакции и распад молекул. Например, изменяется цвет предмета.

Перечисленные свойства используются при обнаружении излучений по причине неспособности человека улавливать их своими чувствами.

Источники излучений

Элементы ряда урана, актиния и тория являются естественными радиоактивными элементами. При их распаде происходит излучение альфа-, бета-частиц. Источниками альфа–лучей является полоний с атомной массой 214 и 218. Последний представляет собой продукт распада радона. Это ядовитый в больших количествах газ, который проникает из почвы и накапливается в подвалах домов.

Способность проникать через вещества

Альфа-, бета-, гамма-излучения обладают определенным пробегом. Так, движение альфа-частиц в воздухе составляет несколько сантиметров, когда бета-частицы способны пройти несколько метров, а гамма-лучи – до сотни метров. Если человек испытал внешнее альфа-излучение, проникающая способность которого равна поверхностному слою кожи, то он будет в опасности только в случае открытых ран на теле. Сильный вред наносит употребление пищи, облученной данными элементами.

Альфа-излучение. Влияние на человека

Энергии этих частиц, образующихся при радиоактивном распаде, не хватит на преодоление начального слоя кожи, поэтому внешнее облучение не несет вреда организму. Но если источником образования альфа-частиц служит ускоритель и их энергия достигает выше десятков МэВ, то угроза нормальному функционированию организма присутствует. Огромный вред наносит непосредственное проникновение внутрь тела радиоактивного вещества. Например, через вдыхание отравленного воздуха или через пищеварительный тракт. Альфа-излучение способно в минимальных дозах вызвать у человека развитие лучевой болезни, которая часто заканчивается смертью пострадавшего.

Альфа–лучи нельзя обнаружить с помощью дозиметра. Попав в организм, они начинают облучать близлежащие клетки. Организм вынуждает клетки делиться быстрее, чтобы возобновить пробел, но заново рожденные опять подвергаются вредному воздействию. Это приводит к потере генетической информации, мутациям, образованию злокачественных опухолей.

Допустимые пределы облучения

Норма ионизирующего излучения в России регулируется «Нормами радиационной безопасности» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений». Согласно данным документам, пределы облучения разработаны для следующих категорий:

1. «А». К ней относятся сотрудники, которые работают с источником излучений на постоянной основе или временно. Допустимый предел рассчитывается как индивидуальная эквивалентная доза внешнего и внутреннего излучения за год. Это так называемая предельно допустимая доза.

2. «Б». Категория включает часть населения, которая может подвергаться воздействию источников облучения, так как проживает или работает рядом с ними. В этом случае также рассчитывается допустимая доза за год, при которой в течение 70 лет не будут происходить нарушения здоровья.

3. «В». К типу относится население области, края или страны, попавшее под излучение. Ограничение облучения происходит с помощью введения норм и контроля радиоактивности объектов в окружающей среде, вредных выбросов с АЭС, учитывая дозовые пределы для предыдущих категорий. Влияние излучений на население не подлежит регламенту, так как уровни облучения очень низки. В случаях радиационной аварии в регионах применяются все необходимые меры безопасности.

Меры безопасности

Защита от альфа-излучения не представляет собой проблемы. Радиационные лучи полностью задерживаются плотным листом бумаги и даже человеческой одеждой. Опасность возникает только при внутреннем облучении. Чтобы избежать его, используются средства индивидуальной защиты. К ним относятся спецодежда (комбинезоны, шлемы из молескина), пластиковые фартуки, нарукавники, резиновые перчатки, специальная обувь. Для защиты глаз применяются щитки из оргстекла, также используются дерматологические средства (пасты, мази, кремы), респираторы. На предприятиях прибегают к мерам коллективной защиты. Что касается защиты от газа радона, способного накапливаться в подвалах, ванных комнатах, то в этом случае необходимо часто проветривать помещения, а подвалы изнутри изолировать.

Характеристика альфа-излучения приводит нас к выводу о том, что данный вид имеет низкую пропускную способность и не требует серьезных мер защиты при внешнем облучении. Большой вред наносят эти радиоактивные частицы при проникновении внутрь организма. Элементы данного вида распространяются на минимальные расстояния. Альфа-, бета-, гамма-излучения отличаются друг от друга своими свойствами, проникающей способностью, влиянием на окружающую среду.

Источник

Альфа-излучение: проникающая способность. Защита от альфа-излучения

Что собой представляет альфа-излучение? Чем оно стало для человечества — другом, помощником или врагом? Какой от него вред и как защититься от альфа-излучения?

Основные источники альфа-излучения

Усовершенствовав методику изучения радиационного влияния, англичанин Резерфорд выяснил, что отклонение альфа-излучения фиксируется также в электрическом поле. Было замечено, что лучи больше тяготеют к отрицательному полюсу.

Так было установлено, что альфа-облучение относится к категории положительных частиц. Их параметры идентичны показателям гелиевых ядер. У обычного атома этого элемента в составе содержится всего пара электронов. В научной среде такие лучи носят название α-излучение.

Разобравшись с тем, что такое альфа-излучение, ученые начали искать его первоисточники. Схематически их можно разделить на две равноценные категории:

Всего существует четыре основных источника излучения разного происхождения:

Виды излучения

Существуют такие типы радиационного излучения:

Особенности α-лучей в разных средах

Кроме необходимости знать, что такое альфа-излучение для защиты себя от его влияния, нужно разбираться в его особенностях.

Стартовая скорость таких частиц варьируется в рамках 14-20 тысяч км/с. По сравнению с бета-частицами они считаются более массивными. Разница составляет более 7300 раз. Из-за этого ионизирующая способность лучей считается высокой.

Среднестатистический показатель создания пара ионов тут составляет 200000 раз. Для этого должны быть соблюдены основные условия: свободное движение в воздухе, температура окружающей среды в 15 градусов и обычное атмосферное давление.

Но срок «жизнеспособности» этих частиц довольно ограничен. Вызвано это тем, что при ионизации требуются многочисленные энергетические затраты. После того как частицы начинают последовательно тормозить, их способность к ионизации значительно возрастает.

Свободный пробег частиц из альфа-гаммы по воздуху составляет не более 11 см при благоприятной среде. А вот жидкая и твердая среды не благоприятны для проникновения лучей. Здесь они не могут продвинуться даже на миллиметр.

Проникающая способность[ | ]

Тяжёлые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. Вследствие этого пробег тяжёлой частицы R

измеряют расстоянием по прямой от источника частиц до точки их остановки. Обычно пробег измеряется в единицах длины (м, см, мкм), а также поверхностной плотности материала (или, что равнозначно, длины пробега, умноженной на плотность) (г/см2). Выражение пробега в единицах длины имеет смысл для фиксированной плотности среды (например, часто в качестве среды выбирается сухой воздух при нормальных условиях). Физический смысл пробега в терминах поверхностной плотности — масса единицы площади слоя, достаточного для остановки частицы.
Длина пробега α-частицы в зависимости от её энергии и среды

Сферы использования альфа-излучения

Многие люди напуганы мифами касательно поражающей способности альфа-излучения, путая его с опасными рентгенологическими лучами.

После тщательного изучения особенностей альфа-частиц, ученые разработали отдельное направление терапии. Оно включает в себя дозированное воздействие на организм человека для достижения узкого круга результатов во благо улучшения здоровья.

Главными «действующими лицами» в подобных процедурах выступают изотопы вроде радона и торона. Они имеют строго ограниченный срок жизнедеятельности, из-за чего выводятся из организма естественным путем оперативно.

С их помощью медики проводят следующий спектр процедур:

Согласно некоторым исследованиям, альфа-лучи считается более эффективным и безопасным решением для больных, нежели более разрекламированное бета-облучение. Объясняется это тем, что альфа-частицы могут направляться сфокусировано на строго определенный участок. Это гарантирует возможность уничтожить опасные болезнетворные клетки точечно.

Этот метод был взят на вооружение ведущими мировыми онкологами при лечении раковых опухолей. Он пользуется спросом и из-за того, что позволяет снизить число нужных для полного курса лечения процедур по сравнению с бета-облучением.

Главными действиями, которыми обладает альфа-терапия, называют:

Благодаря всему вышеперечисленному терапию стали задействовать при лечении заболеваний из области гинекологии и сердечно-сосудистых проблем. Передовые технологии позволяют прибегать к помощи альфа-частиц при лечении опорно-двигательного аппарата.

Но перед тем как включить представленную терапию в перечень медицинских процедур, прошедших одобрение, ученые годами исследовали влияние альфа-лучей. В ходе экспериментов они научились вычислять предельно допустимые дозировки для человека, оптимальные механизмы воздействия. Также исследователи создали целый ряд методов защиты от «прирученной» радиации.

Область применения

Применение альфа-частиц в мирных целях практикуется давно.

Свойства лучей позволяет использовать их в таких сферах медицины:

Взаимодействие альфа-излучения с веществом.

Способы защиты

Результаты многочисленных исследований говорят о том, что внешнее воздействие этой разновидности излучения неопасно. Но, оказавшись в организме вместе с питательными продуктами, жидкостью или через поврежденный эпидермис, частицы могут стать причиной существенной интоксикацией. Мощная ионизация, наличие кислорода и водорода в составе лучей могут привести к опасным патологическим изменениям и сбоям.

Чтобы обезопасить себя, нужно просто отдалиться от источника излучения на 20−40 сантиметров. Как правило, этой меры предосторожности более чем достаточно.

Если говорить о внутреннем облучении, то здесь меры безопасности необходимо усилить. Человек, который находится в районе массового поражения, обязательно должен иметь при себе следующие защитные средства:

Помимо этого, для выведения продуктов распада излучения из организма следует потреблять рыбу, бобовые, капусту, цитрусовые и иные продукты, содержащие витамины С и В. Также быстрому выведению радиоактивных нуклидов способствует употребление в пищу топинамбура.

Примечательно, что незначительная проникающая способность альфа-частиц не дает возможности выявить радиацию с помощью обыкновенных дозиметров. Для этой цели применяют счетчик Гейгера, который сообщает об опасности соответствующим пощелкиванием.

Допустимые пределы облучения

Норма ионизирующего излучения в России регулируется «Нормами радиационной безопасности» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений». Согласно данным документам, пределы облучения разработаны для следующих категорий:

1. «А». К ней относятся сотрудники, которые работают с источником излучений на постоянной основе или временно. Допустимый предел рассчитывается как индивидуальная эквивалентная доза внешнего и внутреннего излучения за год. Это так называемая предельно допустимая доза.

2. «Б». Категория включает часть населения, которая может подвергаться воздействию источников облучения, так как проживает или работает рядом с ними. В этом случае также рассчитывается допустимая доза за год, при которой в течение 70 лет не будут происходить нарушения здоровья.

3. «В». К типу относится население области, края или страны, попавшее под излучение. Ограничение облучения происходит с помощью введения норм и контроля радиоактивности объектов в окружающей среде, вредных выбросов с АЭС, учитывая дозовые пределы для предыдущих категорий. Влияние излучений на население не подлежит регламенту, так как уровни облучения очень низки. В случаях радиационной аварии в регионах применяются все необходимые меры безопасности.

Влияние бета-излучения на человека

Как же эти представители микромира влияют на человеческий организм? Если бета-излучение попадает на кожу человека, то происходит ожёг тканей. Степень повреждения при этом зависит от длительности облучения, его интенсивности и структуры ткани. Особенно страдают открытые участки тела и слизистые оболочки глаз.

После аварии на Чернобыльской АЭС в радиусе более 100 метров у людей, ступавших на землю босыми ногами, наблюдались тяжёлые ожоги стоп. Но особо тяжкие последствия имеют место при попадании вещества, испускающих эти крохотные, но далеко не безобидные частички внутрь организма. При этом происходит ионизация молекул, гибель клеток, выделение токсинов, ведущих к отравлению организма и в итоге — к летальному исходу. Опасность бета-излучения весьма велика! Каждая бета-частица со средним значением энергии, может образовать на своём пути в воздухе около 30 000 пар ионов. То есть весь её путь среди живых тканей усеян остатками молекул, являющихся источниками разрушительных процессов в организме.

В сфере обитания человека радиоактивность до определённой нормы является таким же естественным компонентом, как скажем, кислород. Безопасной нормой бета-облучения считается 0.20 мкЗв/час. Если же радиационный фон превысил эту норму в 2 раза, то находиться в этой зоне без последствий вы можете лишь полчаса.

Скорость распада изотопа (период полураспада)

Каждый радионуклид распадается со своей уникальной скоростью, которая не может быть изменена никаким химическим или физическим процессом. Полезным показателем этой скорости является период полураспада радионуклида.

Период полураспада определяется как время, необходимое для снижения активности какого-либо конкретного радионуклида до половины его первоначального значения. Другими словами, половина атомов вернулась в более стабильное состояние материала.

Периоды полураспада радионуклидов варьируются от микросекунд до миллиардов лет.

Период полураспада двух широко используемых промышленных изотопов составляет 74 дня для иридия-192 и 5,3 года для кобальта-60. Более точные вычисления могут быть сделаны для периода полураспада этих материалов, однако, эти времена обычно используются.

Обратите внимание, что углерод-14 не используется в радиографии, но является одним из многих полезных радиоактивных изотопов, используемых для определения возраста окаменелостей.

Источник

Как защититься от альфа-излучения

Открытие радиоактивности и его необычных свойств породило в учёном мире огромный интерес и вызвало множество вопросов. Прорывом в изучении этого явления стал классический опыт английского учёного Э. Резерфорда, поместившего радиоактивный излучатель в магнитное поле. К удивлению экспериментаторов, радиоактивный пучок разделился на 3 части. Лучи, испытавшие минимальное отклонение, были названы — альфа-лучами.

Что собой представляет альфа-излучение? Чем оно стало для человечества — другом, помощником или врагом? Какой от него вред и как защититься от альфа-излучения?

Что собой представляет альфа-излучение

Продолжив свои опыты, Резерфорд установил, что это излучение испытывает заметное отклонение не только в магнитном, но и в электрическом поле. Причём явно тяготеет к отрицательному полюсу. Целая серия подобных опытов, выполняемых в вакуумных установках, позволила определить, что такое альфа-излучение — это положительные частицы, параметры которых в точности совпадают с параметрами… ядер гелия. У обычного атома гелия всего лишь два электрона. Расставшись с ними, получается дважды ионизированный атом, то есть ядро гелия. Поэтому говоря об α-излучении, совершенно правомерно утверждать, что это дважды ионизированные атомы гелия.

Источники альфа-излучения

Существует несколько естественных и искусственных источников альфа-излучения.

Как ведёт себя альфа-излучение в разных средах

Начальная скорость альфа-частиц заключена в пределах 14–20 тыс. км/с. А поскольку это достаточно тяжёлые частицы (они массивнее бета-частиц в 7300 раз!), то их ионизирующая способность весьма велика.

Так, в зависимости от начальной энергии, альфа-частица, двигаясь в воздухе при 15° C и нормальном атмосферном давлении, способна создать 150 000–250 000 пар ионов. Затраты энергии на ионизацию весьма велики, поэтому срок жизни этих частиц весьма недолог. По мере замедления этих частиц, их ионизационная способность возрастает.

Свободный пробег альфа-частиц в воздухе находится в пределах 3–11 см, а в твёрдых и жидких средах всего — сотые доли миллиметра.

Как можно защититься от альфа-излучения

В прямой зависимости от длины свободного пробега находится поражающая способность альфа-излучения. Она весьма невелика. При большой ионизирующей способности альфа-частицы проникают в ткани человеческого тела лишь на малую глубину, повреждая только поверхность кожи. Считается, что внешнее α-облучение неопасно. Но попадание этих достаточно массивных частиц внутрь организма (с пищей, водой или через повреждённую кожу) чревато серьёзным отравлением из-за их сильного ионизирующего действия, образования окислителей, свободного водорода и кислорода. Их накопление в гипофизе, коре надпочечников и других тканях приводит к патологии в работе различных систем и органов, к снижению адаптационных свойств организма.

Из всех видов ионизирующих излучений поток альфа-частиц считается самым безобидным, поскольку при внешнем облучении он не требует специальных средств защиты. Достаточно отдалиться от источника излучения на 10–20 сантиметров. Впрочем, экран из обычной бумаги, ткани или тонкого слоя алюминия и одежда, полностью поглощает это излучение.

Настоящая опасность возникает лишь при угрозе внутреннего облучения. Во избежание этой беды, следует не допускать проникновения радионуклидов вовнутрь организма, а также использовать средства индивидуальной защиты:

комбинезоны, шлемы, нарукавники и обувь из специальных материалов;

В числе рекомендаций, объясняющих как защищаться от альфа-излучения, содержатся интересные сведения о влиянии некоторых продуктов питания на процесс выведения радионуклидов из организма.

Этой способностью обладают продукты, содержащие витамины B и C. Для лечения малых доз облучения с достаточно хорошим эффектом используют перепелиные яйца. Они чрезвычайно богаты витаминами, аминокислотами и другими веществами с профилактическим радиозащитным действием. К числу растений, не накапливающих радиоактивные элементы, относится топинамбур.

Для обнаружения альфа-излучения не могут быть использованы обычные дозиметры по причине его малой проникающей способности. А вот счётчик Гейгера своими чёткими, сухими щелчками предупредит о наличии такой угрозы, что позволит принять меры по защите от альфа-излучения.

Применение альфа-излучения

Полученные знания о физико-химических свойствах этих лучей позволили не только узнать, как можно защититься от альфа-излучения, но и разработать тактику альфа-терапии. Она использует полученные при альфа-излучении изотопы — радон, торон, имеющие малые сроки жизни и быстро выводимые из организма.

Спектр возможных процедур включает:

Медики считают, что применение альфа-частиц в терапии более эффективно и безопасно для пациентов, чем бета-излучение. Их воздействие более фокусируемо и для уничтожения раковых клеток требуется значительно меньшее количество процедур.

Альфа-терапия оказывает противовоспалительное, обезболивающее и успокаивающее действие, поэтому показано для лечения гинекологических, сердечно-сосудистых заболеваний, а также проблем с опорно-двигательным аппаратом.

Так, огромная исследовательская работа целой плеяды физиков позволила установить границы опасности этого излучения, способы профилактики и защиты от его воздействия. А разработанная методика альфа-терапии вернула здоровье огромному числу пациентов.

Источник