6.11.2. Величины и единицы измерения радиоактивности

ПОГЛОЩЕННАЯ ДОЗА - единица измерения - 1Гр (грей). 1Гр=100рад.

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА - это величина поглощенной дозы (в греях или радах), умноженная на переводной «коэффициент качества», отражающий эффективность воздействия конкретного вида радиации. Единица измерения -1 Зв (зиверт) в системе СИ; 1 бэр - внесистемная единица (биологический эквивалент рентгена), 100 бэр = 1 Зв.

МОЩНОСТЬ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗЫ - это приращение эквивалентной дозы за малый промежуток времени, деленное на этот промежуток времени. Единица измерения - 1 Эв/час - (в системе СИ), 1 бэр/час - (внесистемная единица). 1 Эв/час = 100 бэр/час.

ФЛЮЕНС - число частиц, проникающих в сферу малого сечения, деленное на это сечение. Единица измерения - 1см.

ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА ЧАСТИЦ - флюенс частиц за малый промежуток времени, деленный на этот промежуток времени. Единица измерения - част/см*мин.

АКТИВНОСТЬ - это число распадов в секунду в радиоактивном образце. Единица измерения - 1Бк (беккерель). Внесистемная единица измерения - Кu (кюри).

УДЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ - это число распадов в секунду в радиоактивном образце на единицу массы образца. Единица измерения - 1 Бк/кг.

Равные дозы различных видов излучения не обязательно должны вызывать одинаковые биологические эффекты. Например, поглощенная доза нейтронного излучения 0,5Гр будет приводить к более тяжелым последствиям, чем такая же доза рентгеновского излучения. Обычно при одинаковой величине поглощенной дозы рентгеновские лучи, γ- и электронное излучение вызывают наименьшие повреждения по сравнению с излучением тяжелых ионов. Нейтронное излучение занимает промежуточное положение.

6.11.3. Α-распад

α-распад характерен для атомов тяжелых элементов, α-частица представляет собой ядро атома гелия ⁴₂Не, поэтому при испускании α-частицы образуется ядро с зарядом Z на 2 единицы меньше и массой А на 4 единицы меньше, чем у исходного радиоактивного изотопа:

²³⁸₉₂U = ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He (α-частица),

α-частицы радиоактивных элементов имеют большую энергию, достигающую 9 МэВ. Часто спектр α-частиц состоит из нескольких групп (зон), каждая из которых включает α-частицы определенной энергии. Наличие α-частиц различных энергий при распаде одного и того же изотопа указывает на то, что α-распад сопровождается γ-излучением. α-частицы, образующиеся при распаде, вступают во взаимодействие с веществом среды. Это взаимодействие сопровождается рассеиванием энергии α-частиц и превращением их атомы гелия. При этом энергия расходуется главным образом на взаимодействие с электронами атомов и молекул среды, что приводит к их ионизации и возбуждению. Так, например, α-частица, имеющая энергию 3,4 МэВ, может образовать 10⁵ пар ионов, на образование 1 пары ионов необходимо около 34 эВ. Проникающая способностью α-частиц мала. Они поглощаются листом писчей бумаги, тканью одежды. Средние пробеги в воздухе не превышают 10 см.

6.11.4. Β-превращения

β-превращение включает три вида распада:

испускание электронов – β^--распад,

испускание позитрона - β⁺-распад,

электронный захват.

Испускание электронов - -распад - характерен для ядер, имеющих относительный избыток нейтронов. При этом один из нейтронов распадается, давая протон, электрон и антинейтрино по схеме:

¹_рn → ¹₁p + ē_-1 + ΰ.

Этот процесс сопровождается образованием ядра нового элемента, находящегося на клеточку правее в периодической таблице Д.И.Менделеева, например, _β-

⁹⁰₃₈Sr → ⁹⁰₃₉Y

Как и α -частицы, β^--частицы расходуют свою энергию в основном на ионизацию и возбуждение атомов и молекул вещества среды. При замедлении в поле ядер β^--частицы могут терять часть своей энергии на тормозное излучение. В силу меньшего заряда и незначительной массы удельная ионизационная способность β^--частиц примерно в 1000 раз меньше, чем у α-частиц, а проникающая способность соответственно значительно больше. Так, например, максимальный пробег для такого жесткого β^--излучателя, как 90Y(E_max = 2,26 МэВ), составляет приблизительно 9м в воздухе, 0,4см в алюминии, и ≈ 1см в биологической ткани. При испускании отрицательно заряженной β⁺-частицы порядковый номер элемента возрастает на единицу, а атомная масса практически не меняется. При позитронном β⁺-распаде из атомного ядра выделяется позитрон β⁺-частица, а протон внутри ядра превращается в нейтрон. Например, ²²₁₁Nа — ²²₁₁Ne + β⁺.

Продолжительность жизни позитрона невелика, так как при столкновении его с электроном происходит аннигиляция, сопровождающаяся испусканием γ-квантов.

При электронном захвате (или называют еще К-захват) ядро атома захватывает электрон из ближайшей электронной оболочки (К-оболочки), и один из протонов ядра превращается в нейтрон. Например, ⁴⁰₁₉К+ ē = ⁴⁰₁₈Ar+hv.

На свободное место в К-оболочке переходит один из электронов внешней оболочки, что сопровождается испусканием жесткого рентгеновского излучения.