Sedan mitten av förra seklet har ett nytt ord kommit in i vetenskapen - strålning. Dess upptäckt gjorde en revolution i medvetandet hos fysiker runt om i världen och tillät att förkasta några av de Newtonska teorierna och göra djärva antaganden om universums struktur, dess bildning och vår plats i det. Men det är allt för experterna. Stadsborna bara suckar och försöker få ihop så olika kunskaper om detta ämne. Det som komplicerar processen är det faktum att det finns en hel del enheter för strålningsmätning, och alla är berättigade.
Terminologi
Den första termen att bekanta sig med är faktiskt strålning. Detta är namnet som ges till processen för strålning av något ämne av de minsta partiklarna, såsom elektroner, protoner, neutroner, heliumatomer och andra. Beroende på typen av partikel skiljer sig strålningens egenskaper från varandra. Strålning observeras antingen under sönderfall av ämnen till enklare, eller under deras syntes.
Strålningsenheter är konventionella begrepp som indikerar hur många elementarpartiklar som frigörs från materia. För tillfället verkar fysiken på en familjolika enheter och deras kombinationer. Detta låter dig beskriva de olika processer som sker med materia.
Radioaktivt sönderfall är en godtycklig förändring i strukturen hos instabila atomkärnor genom att frigöra mikropartiklar.
Sönderfallskonstanten är ett statistiskt begrepp som förutsäger sannolikheten för att en atom förstörs under en given tidsperiod.
Halveringstiden är den tidsperiod under vilken hälften av den totala mängden av ett ämne sönderfaller. För vissa element beräknas det i minuter, medan det för andra är år och till och med årtionden.
Hur mäts strålning
Strålningsenheter är inte de enda som används för att utvärdera egenskaperna hos radioaktiva material. Utöver dem används sådana kvantiteter som:
- strålningskällans aktivitet,- flödestäthet (antal joniserande partiklar per ytenhet)
Dessutom finns det en skillnad i beskrivningen av strålningens effekter på levande och icke-levande föremål. Så, om ämnet är livlöst, gäller begreppen för det:
- absorberad dos;- exponeringsdos.
Om strålningen påverkade levande vävnad, används följande termer:
- ekvivalent dos;
- effektiv ekvivalent dos;- doshastighet.
Enheterna för strålningsmätning är, som nämnts ovan, villkorliga numeriska värden som antagits av forskare för att underlätta beräkningar och bygga hypoteser och teorier. Det är kanske därför det inte finns någon enskild allmänt accepterad måttenhet.
Curie
En av strålningsenheterna är curien. Det tillhör inte systemet (tillhör inte SI-systemet). I Ryssland används det inom kärnfysik och medicin. Aktiviteten hos ett ämne blir lika med en curie om 3,7 miljarder radioaktiva sönderfall inträffar i det på en sekund. Det vill säga, vi kan säga att en curie är lika med tre miljarder sjuhundra miljoner becquerel.
Detta nummer berodde på det faktum att Marie Curie (som introducerade denna term i vetenskapen) genomförde sina experiment på radium och tog dess sönderfallshastighet som grund. Men med tiden bestämde fysiker att det numeriska värdet av denna enhet är bättre knuten till en annan - becquerel. Detta gjorde det möjligt att undvika vissa fel i matematiska beräkningar.
Förutom curies kan du ofta hitta multiplar eller submultiplar, såsom:
- megacurie (lika med 3,7 gånger 10 till 16:e potensen av becquerel);
- kilocurie (3, 7 tusen miljarder becquerel);
- millicurie (37 miljoner becquerel);- mikrocurie (37 tusen becquerel).
Med den här enheten kan du uttrycka volymen, ytan eller specifik aktivitet hos ett ämne.
Becquerel
Becquerel-enheten för stråldos är systemisk och ingår i International System of Units (SI). Det är det enklaste, eftersom en strålningsaktivitet på en becquerel innebär att det bara sker ett radioaktivt sönderfall per sekund i materia.
Den fick sitt namn för att hedra Antoine Henri Becquerel, en fransk fysiker. Titeln vargodkänd i slutet av förra seklet och används än idag. Eftersom detta är en ganska liten enhet används decimalprefix för att indikera aktivitet: kilo-, milli-, mikro- och andra.
Nyligen har icke-systemiska enheter som curie och rutherford använts tillsammans med becquerel. En rutherford är lika med en miljon becquerel. I beskrivningen av volymetrisk eller ytaktivitet kan man hitta beteckningarna becquerel per kilogram, becquerel per meter (kvadrat eller kubik) och deras olika derivator.
röntgen
Mätenheten för strålning, röntgen, är inte heller systemisk, även om den används överallt för att indikera exponeringsdosen för mottagen gammastrålning. En röntgen är lika med en sådan stråldos vid vilken en kubikcentimeter luft vid standardatmosfärstryck och noll temperatur bär en laddning lika med 3,3(10-10). Detta är lika med två miljoner par joner.
Trots det faktum att enligt Ryska federationens lagstiftning är de flesta icke-systemiska enheter förbjudna, används röntgenstrålar vid märkning av dosimetrar. Men de kommer snart att sluta användas, eftersom det visade sig vara mer praktiskt att skriva ner och beräkna allt i grått och sievert.
Rad
Mätenheten för strålning, rad, ligger utanför SI-systemet och är lika med den mängd strålning vid vilken en miljondels joule energi överförs till ett gram av ett ämne. Det vill säga en rad är 0,01 joule per kilogram materia.
Materialet som absorberar energi kan vara antingen levande vävnad eller annan organisk ochoorganiska ämnen och ämnen: jord, vatten, luft. Som en oberoende enhet introducerades rad 1953 och har i Ryssland rätt att användas inom fysik och medicin.
Grå
Detta är ytterligare en måttenhet för strålningsnivån, som erkänns av International System of Units. Den reflekterar den absorberade stråldosen. Ett ämne anses ha fått en dos på en grått om energin som överfördes med strålning är lika med en joule per kilogram.
Denna enhet fick sitt namn för att hedra den engelske vetenskapsmannen Lewis Gray och introducerades officiellt i vetenskapen 1975. Enligt reglerna skrivs enhetens fullständiga namn med en liten bokstav, men dess förkortade beteckning är versal. En grå är lika med hundra rad. Förutom enkla enheter används även multipel- och submultipelekvivalenter inom vetenskapen, som kilogray, megegray, decigray, centigray, microgray och andra.
Sievert
Sievert-enheten för strålning används för att beteckna effektiva och ekvivalenta doser av strålning och är också en del av SI-systemet, som grå och becquerel. Används inom vetenskap sedan 1978. En sievert är lika med energin som absorberas av ett kilogram vävnad efter exponering för en uppvärmning av gammastrålar. Namnet på enheten var för att hedra Rolf Sievert, en vetenskapsman från Sverige.
Per definition är sievert och grått lika stora, det vill säga likvärdiga och absorberade doser har samma storlek. Men det är fortfarande skillnad mellan dem. Vid bestämning av motsvarande dosdet är nödvändigt att ta hänsyn inte bara till mängden, utan även andra egenskaper hos strålningen, såsom våglängd, amplitud och vilka partiklar som representerar den. Därför multipliceras det numeriska värdet för den absorberade dosen med strålningskvalitetsfaktorn.
Så till exempel, allt annat lika, kommer den absorberade effekten av alfapartiklar att vara tjugo gånger starkare än samma dos gammastrålning. Dessutom är det nödvändigt att ta hänsyn till vävnadskoefficienten, som visar hur organen svarar på strålning. Därför används motsvarande dos inom radiobiologi, och den effektiva dosen används inom arbetshälsan (för att normalisera exponeringen för strålning).
Solkonstant
Det finns en teori om att liv på vår planet uppstod på grund av solstrålning. Mätenheterna för strålning från en stjärna är kalorier och watt dividerat med en tidsenhet. Detta beslutades eftersom mängden strålning från solen bestäms av mängden värme som objekt tar emot och intensiteten med vilken den kommer. Endast en halv miljondel av den totala mängden energi som släpps ut når jorden.
Strålning från stjärnor sprider sig i rymden med ljusets hastighet och kommer in i vår atmosfär i form av strålar. Spektrum av denna strålning är ganska brett - från "vitt brus", det vill säga radiovågor, till röntgenstrålar. Partiklarna som också kommer överens med strålningen är protoner, men ibland kan det finnas elektroner (om energiutsläppet var stort).
Strålningen som tas emot från solen är drivkraften för alla levande processerplanet. Mängden energi vi får beror på årstid, stjärnans position ovanför horisonten och atmosfärens genomskinlighet.
Effekt av strålning på levande varelser
Om levande vävnader med samma egenskaper bestrålas med olika typer av strålning (med samma dos och intensitet), kommer resultaten att variera. För att fastställa konsekvenserna räcker därför inte bara den absorberade dosen eller exponeringsdosen, som är fallet med livlösa föremål. Enheter av penetrerande strålning dyker upp på scenen, såsom sieverts rems och gråtoner, som indikerar motsvarande stråldos.
Ekvivalent är den dos som absorberas av levande vävnad och multipliceras med en villkorad (tabell)koefficient, som tar hänsyn till hur farlig den eller den typen av strålning är. Det vanligaste måttet är sievert. En sievert är lika med hundra rems. Ju högre koefficient, desto farligare är strålningen. Så för fotoner är detta en, och för neutroner och alfapartiklar är det tjugo.
Sedan olyckan vid kärnkraftverket i Tjernobyl i Ryssland och andra OSS-länder har särskild uppmärksamhet ägnats åt nivån av strålningsexponering för människor. Den ekvivalenta dosen från naturliga strålningskällor bör inte överstiga fem millisievert per år.
Radionukliders verkan på icke-levande föremål
Radioaktiva partiklar bär en laddning av energi som de överför till materia när de kolliderar med den. Och ju fler partiklar kommer i kontakt på vägen meden viss mängd materia, desto mer energi kommer den att få. Dess kvantitet uppskattas i doser.
- Absorberad dos är mängden radioaktiv strålning som mottogs av en enhet av ett ämne. Det mäts i grått. Detta värde tar inte hänsyn till att effekten av olika typer av strålning på materia är olika.
- Exponeringsdos - är den absorberade dosen, men med hänsyn till graden av jonisering av ämnet från effekterna av olika radioaktiva partiklar. Det mäts i coulombs per kilogram eller roentgens.
