Από τα μέσα του περασμένου αιώνα, μια νέα λέξη ήρθε στην επιστήμη - η ακτινοβολία. Η ανακάλυψή του έκανε επανάσταση στο μυαλό των φυσικών σε όλο τον κόσμο και επέτρεψε να απορρίψουν ορισμένες από τις Νευτώνειες θεωρίες και να κάνουν τολμηρές υποθέσεις σχετικά με τη δομή του σύμπαντος, τον σχηματισμό του και τη θέση μας σε αυτό. Αλλά αυτά είναι όλα για τους ειδικούς. Οι κάτοικοι της πόλης μόνο αναστενάζουν και προσπαθούν να συγκεντρώσουν τέτοιες ανόμοιες γνώσεις για αυτό το θέμα. Περιπλέκεται η διαδικασία είναι το γεγονός ότι υπάρχουν αρκετές μονάδες μέτρησης ακτινοβολίας και όλες είναι επιλέξιμες.
Ορολογία
Ο πρώτος όρος με τον οποίο πρέπει να εξοικειωθείτε είναι, στην πραγματικότητα, η ακτινοβολία. Αυτό είναι το όνομα που δίνεται στη διαδικασία της ακτινοβολίας από κάποια ουσία από τα μικρότερα σωματίδια, όπως ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια, άτομα ηλίου και άλλα. Ανάλογα με τον τύπο του σωματιδίου, οι ιδιότητες της ακτινοβολίας διαφέρουν μεταξύ τους. Η ακτινοβολία παρατηρείται είτε κατά τη διάσπαση των ουσιών σε απλούστερες, είτε κατά τη σύνθεσή τους.
Οι μονάδες ακτινοβολίας είναι συμβατικές έννοιες που υποδεικνύουν πόσα στοιχειώδη σωματίδια απελευθερώνονται από την ύλη. Αυτή τη στιγμή, η φυσική λειτουργεί σε μια οικογένειαδιαφορετικές μονάδες και οι συνδυασμοί τους. Αυτό σας επιτρέπει να περιγράψετε τις διάφορες διεργασίες που συμβαίνουν με την ύλη.
Η ραδιενεργή διάσπαση είναι μια αυθαίρετη αλλαγή στη δομή ασταθών ατομικών πυρήνων με την απελευθέρωση μικροσωματιδίων.
Η σταθερά διάσπασης είναι μια στατιστική έννοια που προβλέπει την πιθανότητα να καταστραφεί ένα άτομο σε μια δεδομένη χρονική περίοδο.
Ο χρόνος ημιζωής είναι η χρονική περίοδος κατά την οποία διασπάται το ήμισυ της συνολικής ποσότητας μιας ουσίας. Για ορισμένα στοιχεία, υπολογίζεται σε λεπτά, ενώ για άλλα είναι χρόνια, ακόμη και δεκαετίες.
Πώς μετριέται η ακτινοβολία
Οι μονάδες ακτινοβολίας δεν είναι οι μόνες που χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση των ιδιοτήτων των ραδιενεργών υλικών. Εκτός από αυτά, χρησιμοποιούνται ποσότητες όπως:
- δραστηριότητα της πηγής ακτινοβολίας,- πυκνότητα ροής (ο αριθμός των ιονιζόντων σωματιδίων ανά μονάδα επιφάνειας).
Επιπλέον, υπάρχει διαφορά στην περιγραφή των επιπτώσεων της ακτινοβολίας σε ζωντανά και μη ζωντανά αντικείμενα. Έτσι, εάν η ουσία είναι άψυχη, τότε ισχύουν οι έννοιες:
- απορροφούμενη δόση,- δόση έκθεσης.
Εάν η ακτινοβολία επηρέασε ζωντανό ιστό, τότε χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι όροι:
- ισοδύναμη δόση;
- αποτελεσματική ισοδύναμη δόση;- ποσοστό δόσης.
Οι μονάδες μέτρησης της ακτινοβολίας είναι, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, αριθμητικές τιμές υπό όρους που υιοθετήθηκαν από επιστήμονες για να διευκολύνουν τους υπολογισμούς και να δημιουργήσουν υποθέσεις και θεωρίες. Ίσως γι' αυτό δεν υπάρχει μια ενιαία γενικά αποδεκτή μονάδα μέτρησης.
Curie
Μία από τις μονάδες ακτινοβολίας είναι το κιούρι. Δεν ανήκει στο σύστημα (δεν ανήκει στο σύστημα SI). Στη Ρωσία, χρησιμοποιείται στην πυρηνική φυσική και την ιατρική. Η δραστηριότητα μιας ουσίας θα είναι ίση με ένα κιουρί εάν συμβούν 3,7 δισεκατομμύρια ραδιενεργές διασπάσεις σε αυτήν σε ένα δευτερόλεπτο. Δηλαδή, μπορούμε να πούμε ότι ένα κιουρί ισούται με τρία δισεκατομμύρια επτακόσια εκατομμύρια μπεκερέλ.
Αυτός ο αριθμός οφειλόταν στο γεγονός ότι η Μαρία Κιουρί (η οποία εισήγαγε αυτόν τον όρο στην επιστήμη) πραγματοποίησε τα πειράματά της στο ράδιο και έλαβε ως βάση τον ρυθμό διάσπασής του. Αλλά με την πάροδο του χρόνου, οι φυσικοί αποφάσισαν ότι η αριθμητική τιμή αυτής της μονάδας συνδέεται καλύτερα με μια άλλη - το μπεκερέλ. Αυτό κατέστησε δυνατή την αποφυγή ορισμένων σφαλμάτων στους μαθηματικούς υπολογισμούς.
Εκτός από τις κιούριες, μπορείτε συχνά να βρείτε πολλαπλάσια ή υποπολλαπλάσια, όπως:
- μεγακουρία (ίσο με 3,7 επί 10 στη 16η δύναμη των μπεκερέλ);
- χιλιοκουρία (3, 7 χιλιάδες δισεκατομμύρια μπεκερέλ);
- millicurie (37 εκατομμύρια becquerels);- microcurie (37 χιλιάδες becquerels).
Χρησιμοποιώντας αυτήν τη μονάδα, μπορείτε να εκφράσετε τον όγκο, την επιφάνεια ή τη συγκεκριμένη δραστηριότητα μιας ουσίας.
Μπεκερέλ
Η μονάδα δόσης ακτινοβολίας μπεκερέλ είναι συστηματική και περιλαμβάνεται στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI). Είναι το απλούστερο, επειδή μια δραστηριότητα ακτινοβολίας ενός μπεκερέλ σημαίνει ότι υπάρχει μόνο μία ραδιενεργή διάσπαση ανά δευτερόλεπτο στην ύλη.
Πήρε το όνομά του προς τιμήν του Antoine Henri Becquerel, ενός Γάλλου φυσικού. Ο τίτλος ήτανεγκρίθηκε στα τέλη του περασμένου αιώνα και χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα. Δεδομένου ότι πρόκειται για μια αρκετά μικρή μονάδα, τα δεκαδικά προθέματα χρησιμοποιούνται για να υποδείξουν τη δραστηριότητα: kilo-, milli-, micro- και άλλα.
Πρόσφατα, μη συστημικές μονάδες όπως το curie και το rutherford έχουν χρησιμοποιηθεί μαζί με τα μπεκερέλ. Ένα Ράδερφορντ ισούται με ένα εκατομμύριο μπεκερέλ. Στην περιγραφή της ογκομετρικής ή επιφανειακής δραστηριότητας, μπορεί κανείς να βρει τους χαρακτηρισμούς μπεκερέλ ανά κιλό, μπεκερέλ ανά μέτρο (τετράγωνο ή κυβικό) και τα διάφορα παράγωγά τους.
ακτινογραφία
Η μονάδα μέτρησης της ακτινοβολίας, η ακτινογραφία, επίσης δεν είναι συστηματική, αν και χρησιμοποιείται παντού για να υποδείξει τη δόση έκθεσης της λαμβανόμενης ακτινοβολίας γάμμα. Ένα roentgen είναι ίσο με μια τέτοια δόση ακτινοβολίας στην οποία ένα κυβικό εκατοστό αέρα σε τυπική ατμοσφαιρική πίεση και μηδενική θερμοκρασία φέρει φορτίο ίσο με 3,3(10-10). Αυτό είναι ίσο με δύο εκατομμύρια ζεύγη ιόντων.
Παρά το γεγονός ότι σύμφωνα με τη νομοθεσία της Ρωσικής Ομοσπονδίας οι περισσότερες μη συστημικές μονάδες απαγορεύονται, οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται στη σήμανση των δοσίμετρων. Αλλά σύντομα θα πάψουν να χρησιμοποιούνται, αφού αποδείχτηκε πιο πρακτικό να γράφουμε και να υπολογίζουμε τα πάντα σε γκρι και σιβερτ.
Rad
Η μονάδα μέτρησης της ακτινοβολίας, rad, βρίσκεται εκτός του συστήματος SI και ισούται με την ποσότητα ακτινοβολίας στην οποία το ένα εκατομμυριοστό του τζάουλ ενέργειας μεταφέρεται σε ένα γραμμάριο μιας ουσίας. Δηλαδή, ένα rad είναι 0,01 joule ανά κιλό ύλης.
Το υλικό που απορροφά ενέργεια μπορεί να είναι είτε ζωντανός ιστός είτε άλλο οργανικό καιανόργανες ουσίες και ουσίες: έδαφος, νερό, αέρας. Ως ανεξάρτητη μονάδα, το rad εισήχθη το 1953 και στη Ρωσία έχει το δικαίωμα να χρησιμοποιείται στη φυσική και την ιατρική.
Γκρι
Αυτή είναι μια άλλη μονάδα μέτρησης για το επίπεδο ακτινοβολίας, η οποία αναγνωρίζεται από το Διεθνές Σύστημα Μονάδων. Αντανακλά την απορροφούμενη δόση ακτινοβολίας. Μια ουσία θεωρείται ότι έχει λάβει δόση ενός γκρι αν η ενέργεια που μεταφέρθηκε με την ακτινοβολία είναι ίση με ένα joule ανά χιλιόγραμμο.
Αυτή η μονάδα πήρε το όνομά της προς τιμήν του Άγγλου επιστήμονα Lewis Gray και εισήχθη επίσημα στην επιστήμη το 1975. Σύμφωνα με τους κανόνες, το πλήρες όνομα της μονάδας γράφεται με μικρό γράμμα, αλλά η συντομογραφία της γράφεται με κεφαλαία. Ένα γκρι ισούται με εκατό rads. Εκτός από τις απλές μονάδες, πολλαπλά και υποπολλαπλά ισοδύναμα χρησιμοποιούνται επίσης στην επιστήμη, όπως kilogray, megagray, decigray, centigray, microgray και άλλα.
Sievert
Η μονάδα ακτινοβολίας sievert χρησιμοποιείται για να υποδηλώσει αποτελεσματικές και ισοδύναμες δόσεις ακτινοβολίας και είναι επίσης μέρος του συστήματος SI, όπως το γκρι και το μπεκερέλ. Χρησιμοποιείται στην επιστήμη από το 1978. Ένα sievert ισούται με την ενέργεια που απορροφάται από ένα κιλό ιστού μετά από έκθεση σε μία θέρμανση ακτίνων γάμμα. Το όνομα της μονάδας ήταν προς τιμήν του Rolf Sievert, ενός επιστήμονα από τη Σουηδία.
Εξ ορισμού, τα sieverts και τα gray είναι ίσα, δηλαδή, οι ισοδύναμες και οι απορροφούμενες δόσεις έχουν το ίδιο μέγεθος. Αλλά υπάρχει ακόμα μια διαφορά μεταξύ τους. Κατά τον προσδιορισμό της ισοδύναμης δόσηςείναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη όχι μόνο η ποσότητα, αλλά και άλλες ιδιότητες της ακτινοβολίας, όπως το μήκος κύματος, το πλάτος και ποια σωματίδια την αντιπροσωπεύουν. Επομένως, η αριθμητική τιμή της απορροφούμενης δόσης πολλαπλασιάζεται με τον παράγοντα ποιότητας ακτινοβολίας.
Έτσι, για παράδειγμα, αν όλα τα άλλα πράγματα είναι ίσα, η απορροφούμενη επίδραση των σωματιδίων άλφα θα είναι είκοσι φορές ισχυρότερη από την ίδια δόση ακτινοβολίας γάμμα. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ο συντελεστής ιστού, ο οποίος δείχνει πώς ανταποκρίνονται τα όργανα στην ακτινοβολία. Επομένως, η ισοδύναμη δόση χρησιμοποιείται στη ραδιοβιολογία και η αποτελεσματική δόση χρησιμοποιείται στην επαγγελματική υγεία (για την ομαλοποίηση της έκθεσης στην ακτινοβολία).
Ηλιακή σταθερά
Υπάρχει μια θεωρία ότι η ζωή στον πλανήτη μας εμφανίστηκε λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας. Οι μονάδες μέτρησης της ακτινοβολίας από ένα αστέρι είναι θερμίδες και βατ διαιρούμενες με μονάδα χρόνου. Αυτό αποφασίστηκε επειδή η ποσότητα της ακτινοβολίας από τον Ήλιο καθορίζεται από την ποσότητα θερμότητας που δέχονται τα αντικείμενα και την ένταση με την οποία έρχεται. Μόνο το μισό εκατομμυριοστό της συνολικής ποσότητας ενέργειας που εκπέμπεται φτάνει στη Γη.
Η ακτινοβολία από τα αστέρια διαδίδεται στο διάστημα με την ταχύτητα του φωτός και εισέρχεται στην ατμόσφαιρά μας με τη μορφή ακτίνων. Το φάσμα αυτής της ακτινοβολίας είναι αρκετά ευρύ - από τον "λευκό θόρυβο", δηλαδή τα ραδιοκύματα, έως τις ακτίνες Χ. Τα σωματίδια που επίσης συνδυάζονται με την ακτινοβολία είναι πρωτόνια, αλλά μερικές φορές μπορεί να υπάρχουν ηλεκτρόνια (αν η απελευθέρωση ενέργειας ήταν μεγάλη).
Η ακτινοβολία που λαμβάνεται από τον Ήλιο είναι η κινητήρια δύναμη όλων των ζωντανών διεργασιώνπλανήτης. Η ποσότητα ενέργειας που λαμβάνουμε εξαρτάται από την εποχή, τη θέση του αστεριού πάνω από τον ορίζοντα και τη διαφάνεια της ατμόσφαιρας.
Επίδραση της ακτινοβολίας στα έμβια όντα
Εάν ζωντανοί ιστοί με τα ίδια χαρακτηριστικά ακτινοβοληθούν με διαφορετικούς τύπους ακτινοβολίας (στην ίδια δόση και ένταση), τα αποτελέσματα θα ποικίλλουν. Επομένως, για τον προσδιορισμό των συνεπειών, δεν αρκεί μόνο η απορροφούμενη δόση ή η δόση έκθεσης, όπως συμβαίνει με τα άψυχα αντικείμενα. Μονάδες διεισδυτικής ακτινοβολίας εμφανίζονται στη σκηνή, όπως sieverts rems και gray, που υποδεικνύουν την ισοδύναμη δόση ακτινοβολίας.
Ισοδύναμη είναι η δόση που απορροφάται από τον ζωντανό ιστό και πολλαπλασιάζεται με έναν υπό όρους συντελεστή (πίνακας), ο οποίος λαμβάνει υπόψη πόσο επικίνδυνο είναι αυτό ή εκείνο το είδος ακτινοβολίας. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο μέτρο είναι το κόσκινο. Ένα sievert ισούται με εκατό ρεμ. Όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής, τόσο πιο επικίνδυνη είναι η ακτινοβολία, αντίστοιχα. Έτσι, για τα φωτόνια αυτό είναι ένα, και για τα νετρόνια και τα σωματίδια άλφα είναι είκοσι.
Από το ατύχημα στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ στη Ρωσία και σε άλλες χώρες της ΚΑΚ, έχει δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στο επίπεδο έκθεσης σε ακτινοβολία του ανθρώπου. Η ισοδύναμη δόση από φυσικές πηγές ακτινοβολίας δεν πρέπει να υπερβαίνει τα πέντε millisieverts ετησίως.
Η δράση των ραδιονουκλεϊδίων σε μη ζωντανά αντικείμενα
Τα ραδιενεργά σωματίδια φέρουν φορτίο ενέργειας που μεταφέρουν στην ύλη όταν συγκρούονται με αυτήν. Και όσο περισσότερα σωματίδια έρχονται σε επαφή στο δρόμο τουςμια ορισμένη ποσότητα ύλης, τόσο περισσότερη ενέργεια θα λάβει. Η ποσότητα του υπολογίζεται σε δόσεις.
- Απορροφημένη δόση είναι η ποσότητα ραδιενεργής ακτινοβολίας που ελήφθη από μια μονάδα μιας ουσίας. Μετριέται σε γκρι. Αυτή η τιμή δεν λαμβάνει υπόψη το γεγονός ότι η επίδραση διαφορετικών τύπων ακτινοβολίας στην ύλη είναι διαφορετική.
- Δόση έκθεσης - είναι η απορροφούμενη δόση, λαμβάνοντας όμως υπόψη τον βαθμό ιοντισμού της ουσίας από τις επιδράσεις διαφόρων ραδιενεργών σωματιδίων. Μετριέται σε κουλόμπ ανά χιλιόγραμμο ή σε ρεντογόνα.
