Дозиметрія іонізуючих випромінювань

 

Вимірювання характеристик іонізуючих випромінювань під час їх взаємодії з середовищем, від яких залежать радіаційні ефекти в об’єктах живої та неживої природи, що опромінюються, становить суть дозиметрії.

 

Доза - це енергія іонізуючого випромінювання, яка поглинається речовиною, що опромінюється. Доза залежить від типу випромінювання, його інтенсивності, тривалості опромінювання та складу речовини, що опромінюється.

 

Розрізняють такі дози:

 

Поглинута доза - це розрахована на одиницю маси речовини, що опромінюється, поглинута енергія випромінювання. Одиниці поглинутої дози: 1 Гр = 1 Дж/1 кг; 1 рад = 10-2 Гр. (Термін «рад» походить від англійської фрази «Radiation Absorbed Dose»).

 

Приріст поглинутої дози за одиницю часу називають потужністюпоглинутої дози. Одиниця випромінювання поглинутої дози – Гр/с, рад/с.

 

Експозиційна доза визначається як відношення сумарного заряду всіх іонів одного знака, утворених у повітрі вторинними частинками (електронами й позитронами, що утворюються в елементарному об’ємі під час їх повного гальмування) до маси повітря в цьому об’ємі. Одиниці експозиційної дози: 1 Кл/кг1; позасистемна одиниця – рентген.

 

Приріст експозиційної дози за одиницю часу називають потужністюекспозиційної дози. Одиниця випромінювання потужності експозиційної дози – Кл/кг · с.

 

Еквівалентна доза - це поглинута енергія випромінювання, біологічно еквівалентна одному рентгену. Під час опромінювання живих організмів, зокрема людини, можуть виникати несприятливі наслідки, що визначають рівень радіаційної безпеки. Біологічні ефекти залежать не тільки від дози, але й від типу іонізуючого випромінювання. Наприклад, при однаковій дозі α- частинки призводять до біологічних руйнувань в десятки разів менших, ніж при дії рентгенівського випромінювання.

 

Таким чином, знання поглинутої дози недостатньо для оцінки радіаційно-індукованого ефекту. Біологічні ефекти, зумовлені будь-яким іонізаційним випромінюванням, прийнято порівнювати з біологічними ефектами, що виникають під впливом рентгенівського випромінювання з граничною енергією 250 кеВ. Це порівняння здійснюється за допомогою коефіцієнта якості випромінювання k, що визначається як кількість рад рентгенівського або γ-випромінювання і викликає такі самі біологічні пошкодження, як і 1 рад даного іонізуючого випромінювання. Для рентгенівського і γ-випромінювання k = 1,0,α-частинок- 20, β-частинок і електронів - 1,0, нейтронів - 10, важких іонів - 20.

 

Одиниці еквівалентної дози - зіверт: 1 Зв = 1 Дж/кг = 100 бер.

 

2. Радіоактивні забруднення

 

З точки зору екології найбільш небезпечними є радіоактивні елементи з періодом піврозпаду від кількох тижнів до кількох років. Це, наприклад, стронцій90Sr, що накопичується в кісткових тканинах (28 років), і цезій 137Cs (32 роки). Крім того, небезпечними є ізотопи простих елементів, що входять до складу живої речовини - 14С, 32Р, 45Са, 35S. Небезпечними є радіоактивні опади, що виникають внаслідок випробування ядерної зброї. Радіоактивні домішки розсіюються в атмосфері, а далі через грунт і воду потрапляють у біомасу. Джерелом радіоактивного забруднення є атомна промисловість. Забруднення може відбуватися під час видобування й збагачення копалин, використання сировини в реакторах, обробки ядерного палива в установках. Надзвичайно гострою для навколишнього середовища є проблема утилізації радіоактивних відходів.

 

Радіоактивні відходи

 

Всі ядерні реактори використовують уранове паливо. Уран виділяють з руди і очищають за допомогою хімічних процесів. Природний уран складається з 0,72% урану-235 і 99,2% урану-238. Такий уран використовують в реакторах з важкою водою. Для роботи реакторів з легкою водою потрібен уран-235, концентрація якого збільшується в 4…5 разів на збагачувальних підприємствах. Уранове паливо виготовляють у вигляді стрижнів, які занурюють у реактор, де вони залишаються близько двох років. За цей час стрижні стають вкрай радіоактивними внаслідок процесу розпаду та утворення трансуранових елементів - плутонію, америцію, кюрію. Після того, як стрижні виймають з реактора, їх охолоджують протягом одного-двох років у спеціальних басейнах і транспортують у підземне сховище.