Что такое радиоактивность перечислите основные типы радиоактивности
Перейти к содержимому

Что такое радиоактивность перечислите основные типы радиоактивности

  • автор:

Что такое радиоактивность перечислите основные типы радиоактивности

Радиоактивностью называется способность атомного ядра самопроизвольно распадаться с испусканием частиц.
Радиоактивный распад ядра возможен тогда, когда он энергетически выгоден, т.е. сопровождается выделением энергии. Условием этого является превышение массы M исходного ядра суммы масс mi продуктов распада, которому соответствует неравенство M > ∑ m i . Это условие является необходимым, но не всегда достаточным. Распад может быть запрещен другими законами сохранения – сохранения момента количества движения, электрического заряда, барионного заряда и т.д.
Радиоактивный распад характеризуется временем жизни радиоактивного изотопа, типом испускаемых частиц, их энергиями.
Основными видами радиоактивного распада являются:

  • α-распад – испускание атомным ядром α-частицы;
  • β-распад – испускание атомным ядром электрона и антинейтрино, позитрона и нейтрино, поглощение ядром атомного электрона с испусканием нейтрино;
  • γ-распад – испускание атомным ядром γ-квантов;
  • спонтанное деление – распад атомного ядра на два осколка сравнимой массы.

К более редким видам радиоактивного распада относятся процессы испускания ядром двух электронов, одного или двух протонов, а также кластеров – лёгких ядер от 12 C до 32 S . Во всех видах радиоактивности (кроме γ-распада) изменяется состав ядра – число протонов Z , массовое
число A или и то и другое одновременно.
На характеристики радиоактивного распада существенное влияние оказывает тип взаимодействия, вызывающего распад ядра.
Для того чтобы происходил α -распад, необходимо, чтобы масса исходного ядра M ( A , Z ) была больше суммы масс конечного ядра M ( A -4, Z- 2) и α -частицы m α :

M ( A , Z ) > M ( A -4, Z- 2) + m α.

Q α = [ M ( A , Z ) — M ( A -4, Z -2) — m α] c 2 .

Энергия, освобождающаяся при α-распаде, обычно заключена в интервале 2 – 9 МэВ, и основная её часть ( » 98%) уносится αчастицей в виде её кинетической энергии. Оставшиеся 2% — это кинетическая энергия конечного ядра. Периоды полураспада α-излучателей изменяются в очень широких пределах: от 5·10 — 8 с до 8·10 18 лет. Столь широкий разброс периодов полураспада, а также огромные значения этих периодов для многих α-радиоактивных ядер объясняется тем, что α-частица не может «мгновенно» покинуть ядро, несмотря на то, что это энергетически выгодно. Для того чтобы покинуть ядро, α-частица должна преодолеть потенциальный барьер (рис. 11).

Главной особенностью β -распада является то, что он обусловлен слабым взаимодействием. Бета-распад — процесс внутринуклонный. В ядре распадается одиночный нуклон. Происходящие при этом внутри ядра превращения нуклонов и энергетические условия соответствующего типа βраспада выглядят так (масса νe , e считае тся нулевой):

  • β — — распад (n ® p + e — + e ), M(A,Z) > M(A, Z + 1) + me,
  • β + — распад (p ® n + e + + νe ), M(A,Z) > M(A,Z — 1) + me,
  • e- захват (p + e — ® n + νe ), M(A,Z) + me > M(A, Z — 1).

При e -захвате ядро поглощает один из электронов атомной оболочки (обычно из ближайшей к нему K -оболочки), испуская нейтрино.

Рис. 11. Потенциальная энергия α-частицы.

Потенциальный барьер на границе ядра образуется за счет потенциальной энергии электростатического отталкивания α-частицы и конечного ядра и сил притяжения между нуклонами.
Для четно-четных изотопов зависимость периода полураспада от энергии α -распада Q α хорошо описывается эмпирическим законом ГейгераНеттола

где A и B — константы слабо зависящие от Z.

С учетом заряда дочернего ядра Z связь между периодом полураспада T1/2 и энергией альфа- распада Qα может быть представлено в виде (B.A. Brown, Phys. Rev. c46, 811 (1992))

где период полураспада T1/2 выражен в секундах, а Q α — в МэВ.
На рисунке показаны экспериментальные значения периодов полураспада для 119 альфа -радиоактивных четно-четных ядер (Z от 74 до 106) и их описание с помощью этого соотношения.
Для нечетно-четных, четно-нечетных и нечетно-нечетных ядер общая тенденция сохраняется, но их периоды полураспада в 2 — 1000 раз больше, чем для четно-четных ядер с данными Z и Qα.

Если α -распад наблюдается только в случае самых тяжелых и некоторых редкоземельных ядер, то β ‑радиоактивные ядра гораздо более многочисленны и имеются во всей области значений массового числа A , начиная от единицы (свободный нейтрон) и кончая массовыми числами самых тяжелых ядер. Для того чтобы выполнялись законы сохранения энергии и углового момента при распаде нуклона внутри ядра, последнее должно перестраиваться. Поэтому период полураспада, а также другие характеристики β ‑распада зависят от того, насколько сложна эта перестройка. В результате периоды β ‑распада варьируются почти в столь же широких пределах, как и периоды α -распада. Они лежат в интервале 10 -6 с — 10 17 лет.
Изменения состояний атомных ядер, сопровождающиеся испусканием или поглощением γ-квантов, называют γ-переходами. Периоды полураспада для γ-переходов изменяются от 10 -19 с до 10 10 лет. Энергии γ-переходов изменяются от нескольких кэВ до нескольких МэВ.
Полный момент количества движения фотона J называется мультипольностью фотона . Значение спина фотона J = 1, а поэтому, полный момент J, уносимый фотоном, может принимать целочисленные значения 1, 2, . (кроме нуля).
Различают электрические (EJ) и магнитные (MJ) переходы. Е1 — электрический дипольный переход, М1 — магнитный дипольный переход, Е2 — электрический квадрупольный переход и т.д.
Для электрических переходов четность определяется соотношением P = (–1) J , для магнитных переходов — соотношением P = (–1) J+1 .
В случае γ-переходов большой диапазон периодов полураспада объясняется сильной зависимостью вероятности γ-перехода от энергии и мультипольности переходов. Период полураспада T1/2 γ-перехода зависит от мультипольности перехода J и приведенной длины волны излучения .

Для электрических переходов EJ – ,
для магнитных переходов MJ – ,

где R — радиус ядра.

Рис. 12. β- и γ-переходы в изотопах 130 I и 130 Xe .

На рис. 12 приведена схема нижних уровней и γ‑переходов между ними в изотопах 130 I и 130 Xe . Уровни ядра 130 Xe заселяются в результате β — -распада основного состояния ядра 130 I , имеющего спин и четность J P = 5 + , на возбужденное состояние J P = 5 + ядра 130 Xe с энергий 1.95 МэВ. При β — -распаде ядро 130 I превращается в ядро 130 Xe .
В основном состоянии ядро ксенона имеет характеристики J P = 0 + . Поэтому распад на этот уровень является запрещенным β-переходом 4-го порядка и практически не происходит. Первый возбужденный уровень ядра 130 Xe с энергией 0.54 имеет характеристики J P = 2 + , а второй возбужденный уровень с энергией 1.21 МэВ — J P = 4 + . β-распады на них также подавлены, хотя и не так сильно, как распад на основное состояние.
β — -распад на уровень ядра 130 Xe , имеющий энергию 1.95 МэВ и характеристики J P = 5 + , является разрешенным. Период полураспада изотопа 130 I равен 12.4 ч.
Ядро 130 Xe , оказавшись в результате β — -распада ядра 130 I в состоянии с энергией 1.95 МэВ, может перейти в основное состояние очень большим числом способов, как в результате непосредственного перехода с испусканием γ‑кванта (показан пунктиром), так и в результате различных каскадов, например, каскада типа 5 + → 2 + → 0 + , в котором первый переход имеет мультипольность M 3, а второй – E 2.
Переход 5 + → 4 + может происходить в результате испускания Е2 и М1 γ-квантов.

Изомеры — долгоживущие возбужденные состояния атомных ядер. Сочетание высокой мультипольности и малой энергии переходов обуславливает существование состояний с большими периодами полураспада, которые могут составлять годы. У изотопа может быть несколько изомерных уровней.
Так, например, в изотопе 179 Hf обнаружено два изомерных состояния (рис. 13): одно (J P = 1/2 — ) — с энергией возбуждения 375.03 кэВ и периодом полураспада T1/2 = 18.67 c, второе (J P = 25/2 — ) — с энергией 1105.63 кэВ и T1/2 = 25.1 дня.
Изомерные состояния чаще всего наблюдаются в тех областях N и Z, в которых близко по энергии расположены оболочечные состояния, сильно различающиеся значениями спинов.
Причиной ядерной изомерии может служить также сильное различие форм ядра в изомерном и основном состояниях.

По мере удаления от долины β-стабильности происходит увеличение энергии β-распада и уменьшение энергии отделения нуклонов. Испускание запаздывающих частиц – двухстадийный процесс. На первой стадии происходит β-распад. При этом дочернее ядро может образоваться в возбужденном состоянии. На второй стадии происходит распад ядра из возбужденного состояния с испусканием нейтронов, протонов и более тяжелых фрагментов. Частицы, испускаемые в таком процессе, называются запаздывающими, так как период полураспада, наблюдаемый в результате регистрации нуклонов или фрагментов, будет определяться временем предшествующего β-распада. На рис. 13 показано испускание запаздывающих протонов ядром 21 Mg .

Рис. 13. Испускание запаздывающих протонов ядром 21 Mg.

Ядро 21 Mg нестабильно и в результате β + -распада превращается в изотоп 21 Na :

21 Mg → 21 Na + e + + ν e ( T1/2 = 0.12 c ).

В том случае, когда ядро 21 Na образуется в состояниях с энергией меньше 2.5 МэВ, в нем происходят γ-переходы в основное состояние. Однако если энергия возбуждения ядра 21 Na превышает 2.5 МэВ, открывается новая возможность. Ядро 21 Na может, испустив протон, превратиться в устойчивый изотоп 20 Ne :

21 Na → 20 Ne + p .

Испускание протона происходит практически мгновенно, после β + -распада ядра 21 Mg ( T1/2 около 10 — 17 с), т. е. наблюдается практически одновременное появление протона и позитрона.

Радиоактивный распад – статистический процесс. Каждое радиоактивное ядро может распасться в любой момент, и закономерности распада атомных ядер наблюдаются только в среднем, в случае распада достаточно большого количества ядер.
Для характеристики скорости (вероятности) радиоактивного распада используются три взаимосвязанные величины − постоянная распада λ, среднее время жизни τ и период полураспада T 1/2.
Постоянная распада
λ − вероятность распада ядра в единицу времени. Если в образце в момент времени t имеется N радиоактивных ядер, то количество ядер dN , распавшихся за время dt , пропорционально N , λи интервалу времени наблюдений dt :

Знак «–» означает, что число радиоактивных ядер в образце в результате распада уменьшается.
Закон радиоактивного распада имеет вид:

N ( t ) = N 0 e — λ t ,

где N 0 – количество радиоактивных ядер в исходный момент времени t = 0. N ( t ) − число радиоактивных ядер, оставшихся в образце к моменту времени t (рис. 14).

Среднее время жизни τ:

Период полураспада T 1/2 – время, за которое первоначальное количество радиоактивных ядер уменьшается в два раза:

Рис. 14. Определение постоянной распада.

Постоянную распада λ определяют, измеряя зависимость числа распадов радиоактивного изотопа от времени. В тех случаях, когда период полураспада составляет от долей секунды до нескольких лет, для определения постоянной распада используется соотношение

Построив зависимость активности источника от времени в полулогарифмическом масштабе lnI(t) по углу наклона прямой к оси t , можно определить величину λ.

Излучение

Различают три основных типа радиоактивного излучения:

  • Альфа-излучение, состоящее из ядер гелия (двух протонов и двух нейтронов), называемых также «альфа-частицами». Распространение этих частиц в воздухе составляет лишь несколько сантиметров. Преградой для них может служить простой лист бумаги.
  • Бета-излучение состоит из высокоэнергичных электронов, испускаемых при распаде радионуклидов. Достаточно листа алюминия или простого оконного стекла для того, чтобы помешать распространению электронов.
  • Гамма-излучение: электромагнитное излучение той же природы, что видимый свет (фотоны, Х-ray), но имеющее большую энергию и проникающую способность. Чтобы остановить его распространение, нужна защита из свинца или бетона.
  • Нейтронное излучение состоит из частиц атомного ядра – нейтронов, и является высокопроникающим.

Существует множество других видов излучения, таких как мезонное, излучение нейтрино и другие. Но они встречаются крайне редко и характерны только для космических объектов и исследовательских установок.

  • Радиоактивность
    • Излучение
    • Уровень активности, период полураспада
    • Как измеряют радиоактивность
    • Природная и искусственная радиоактивность
    • Критерии отнесения твердых, жидких и газообразных отходов к радиоактивным отходам
    • Критерии отнесения радиоактивных отходов к особым или удаляемым РАО
    • Критерии классификации удаляемых радиоактивных отходов
    • Классы РАО

    НО РАО

    © ФГУП «Национальный оператор
    по обращению с радиоактивными отходами»

    119017, Москва,
    ул. Пятницкая, д. 49А, стр. 2

    • О предприятии
    • Радиоактивные отходы
    • СГУК РВ и РАО
    • Пресс-центр
    • Поставщикам
    • Экология
    • Горячая линия
    • Контакты
    • Международная деятельность
    • Устойчивое развитие
    • Подземная исследовательская лаборатория
    • Госкорпорация РОСАТОМ
    • Структура атомной отрасли

    Радиационная безопасность

    Ионизирующее излучение (далее — ИИ) – это излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов разных знаков, то есть к ионизации среды (см. рисунок 1). Такими свойствами обладают радиоактивные излучения, излучения высоких энергий, рентгеновские лучи и др. Видимый свет и ультрафиолетовое излучение не относят к ионизирующим излучениям.

    По виду частиц, входящих в состав ИИ, различают 3 основных вида радиоактивного излучения:

    • Альфа-излучение – представляет собой поток альфа-частиц (ядер атомов гелия). Относятся к сильно ионизирующим частицам, быстро теряющим свою энергию при взаимодействии с атомами вещества. По этой причине альфа-излучение имеет маленькую проникающую способность (путь в веществе) и не способно проникнуть даже через слой обычной бумаги или кожу человека. Альфа-частицы опасны лишь при внутреннем облучении органов и тканей.
    • Бета-излучение – представляет собой поток электронов. Из-за более низкой, чем у альфа-частиц, ионизирующей способности могут преодолеть большее расстояние в веществе (2-3 см. в биологической ткани).
    • Гамма-излучение не состоит из частиц как альфа- и бета-излучения. Оно, так же как и свет Солнца, представляет собой электромагнитную волну, распространяющуюся со скоростью света. Ионизирующая способность гамма-излучения низка. Проникающая способность – самая большая (в биологических тканях гамма-кванты не задерживаются).
      Также существует нейтронное излучение, но о нем немного позже.

    Что такое нейтронное излучение?

    Нейтронное излучение – это ядерное излучение, состоящее из потоков частиц с нейтральным зарядом (нейтронов). Проникающая способность нейтронов очень велика по причине отсутствия заряда и, как следствие, слабого взаимодействия с веществом. Но важно отметить, что характер взаимодействия нейтронов со средой сильно зависит от энергии частиц. По этой причине нейтроны разделяют на группы в зависимости от их энергии. Основные из них это тепловые и быстрые нейтроны. При этом энергия быстрых нейтронов в миллиарды раз больше энергии тепловых нейтронов. Больше – значит лучше!?

    Но не в этом случае. Так, быстрые нейтроны, сталкиваясь со значительным количеством нуклонов (общее название для протонов и нейтронов в ядре), замедляются, а более медленные (тепловые) нейтроны, могут «спокойно» подойти к ядру и быть захваченными им, в результате происходит реакция превращения элемента. Именно эта реакция проложила дорогу к созданию ядерного реактора. В настоящее время тепловые нейтроны имеют большое значение не только для работы ядерных реакторов. Они широко используются для получения радиоактивных изотопов, изучения свойств ядер, структурного исследования кристаллов, исследования динамики атомов твердых тел, свойств молекул и т.д. узнать больше

    Каковы медицинские аспекты воздействия ионизирующего излучения?

    Радиоактивность – это самопроизвольное превращение атомных ядер, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или более лёгких ядер. Ядра, подверженные таким превращениям, называют радиоактивными, а процесс превращения – радиоактивным распадом. Радиоактивность — не новое явление. Оно существовало во Вселенной всегда. Радиоактивные материалы входят в состав Земли, и даже человек слегка радиоактивен, т.к. в любой живой ткани присутствуют в малейших количествах радиоактивные вещества.

    Радиация для большинства людей — предмет непонятный. Радиация невидима и неосязаема, именно поэтому человек готов предполагать самое худшее, когда речь заходит о влиянии радиации на здоровье. Этот страх, в свою очередь, успешно эксплуатируется недобросовестными политиками, экологами и средствами массовой информации, которые заботятся не о том, чтобы правдиво и адекватно разъяснить населению, что же в действительности представляет собой радиация; наоборот, им зачастую выгодно создать вокруг этого явления негативный, зловещий ореол.

    А если взглянуть с научной точки зрения — что же известно о действии ионизирующего излучения на организм человека?

    Живая клетка на 60–70% состоит из воды. Поэтому поток частиц ионизирующего излучения, проникая в организм, взаимодействует, прежде всего, с водой, что приводит к ее радиационному разложению — этот процесс называется радиолизом воды.

    Под действием радиации в клетках живых организмов образуются чужеродные химические соединения. Продукты радиолиза «атакуют» молекулярные структуры клеток, разрушают их, прерывают нормальное течение внутриклеточных процессов. В итоге, нормальное функционирование клеток нарушается, и при определенных дозах они гибнут. Но клетки человеческого организма обладают способностью «залечивать» радиационные повреждения.

    Действительно, человек постоянно подвергается воздействию природной радиации, и в среднем облучается в год на 3,95 мЗв*. Кроме того, на Земле есть регионы, где природный фон превышает среднее по планете значение в разы и в десятки раз: в их число входят некоторые районы Франции, Финляндия, Швеция, Алтайский край, прибрежные территории юго-запада Индии, некоторые курорты Бразилии.

    Миллионы жителей нашей планеты испытывают повышенную радиационную нагрузку за счет природных факторов, при этом, радиация не оказывает никакого влияния на их здоровье. Более того, многие районы с повышенным радиационным фоном являются признанными курортами (например, та же Финляндия, Кавказские Минеральные Воды, Карловы Вары и пр.).

    Если перейти от слов к цифрам, то следует отметить следующее. Российские нормы — одни из самых жестких в мире. Так, Международное Агентство по Атомной Энергии (МАГАТЭ) признает безопасной для здоровья годовую дозу 50 мЗв. По российским нормам предельная годовая доза для персонала АЭС, работающего непосредственно в условиях воздействия ионизирующего излучения, составляет 20 мЗв. Контрольный уровень дозы, установленный в НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ, составляет 18 мЗв. Облучение персонала контролируется с помощью современных индивидуальных дозиметров — специальных приборов, которые выдаются каждому сотруднику перед входом в «грязную» зону и выводят информацию на цифровое табло. Такие же дозиметры выдаются и экскурсионным группам, посещающим ядерные установки.

    Необходимо также помнить, что в НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ достаточно большой штат сотрудников, много отделов, множество видов работ, в большей части которых исключены дозовые нагрузки. Например, персонал, работающий в административном корпусе, вообще не подвергается облучению. Самые большие дозы получают рабочие, которые выполняют ремонтные работы на радиоактивно загрязненном оборудовании — на них приходится более 70% коллективной дозы. Но и они получают меньше установленной в Институте пороговой безопасной дозы в 18 мЗв в год.

    * — по данным Федерального государственного статистического наблюдения за 2010 год (Информационный сборник: «Дозы облучения населения Российской Федерации в 2010 году»).

    Какие источники ионизирующего излучения есть в НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ?

    НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ – многопрофильный научный центр, на территории которого расположилось несколько научно-исследовательских комплексов и установок.

    Высокопоточный реактор ПИК

    Реактор ПИК по своим параметрам должен стать одним из лучших пучковых исследовательских реакторов в мире. На данный момент пучковых реакторов подобного класса в мире по пальцам пересчитать: HFR (Франция), модернизированный HFIR (США), FRM II (Германия). Не трудно заметить, что ввод в эксплуатацию реакторного комплекса ПИК обеспечит существенное увеличение доли России на мировых рынках оказания высокотехнологичных услуг по использованию нейтронных и ядерных методов в разработке новых материалов и изделий.

    Большинство экспериментов на новом реакторе будет выполняться на выведенных нейтронных пучках. Развитая система нейтроноводов обеспечит одновременную работу до 40 экспериментальных станций.

    Реактор ВВР-М

    На реакторе ВВР-М уже более 50 лет идет активное и успешное освоение техники генерации холодных и ультрахолодных нейтронов. В настоящее время развернуты работы в области ядерной физики, физики твердого тела, воздействия излучения на электрические, механические и оптические свойства материалов. Кроме того, молодые специалисты установки, ставшие за короткий срок опытными операторами, ведут плодотворные исследования по физике и технике реактора, совершенствуют отдельные системы управления и защиты, исследуют водный режим, разрабатывают методики измерения активностей и загрязненностей и т.д.

    Научно-исследовательский ускорительный комплекс СЦ-1000

    Протонный синхроциклотрон СЦ-1000 является одной из базовых установок Института. Был введен в эксплуатацию в 1970 году и к сегодняшнему дню прошел уже несколько модернизаций.

    Научно-исследовательский комплекс на базе СЦ-1000 используется для исследований в области физики элементарных частиц, структуры атомного ядра и механизма ядерных реакций, физики твердого тела, а также в области прикладной физики.

    Циклотрон Ц-80

    Изохронный ускоритель протонов обеспечит производство чистых радионуклидов для медицины и лечения офтальмологических больных методами протонной терапии. Комплексный пуск систем Ц-80 был произведен в декабре 2013 года. Циклотроны Ц-80 предвещают мировые позиции по производству сверхчистых радионуклидов.

    Как защищены жители г. Гатчина и окружающая среда от воздействия ядерных установок НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ?

    Ядерные установки НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ эксплуатируются надежно и безопасно, что подтверждается результатами регулярных проверок независимых органов (Ростехнадзор). Высокая степень безопасности обеспечена множеством факторов. Основной из них – последовательная реализация концепции глубоко эшелонированной защиты. Она основана на применении следующих систем:

    • физические барьеры на пути распространения ионизирующего излучения и радиоактивных веществ в окружающую среду (матрица тепловыделяющих элементов, оболочки тепловыделяющих элементов, корпус реактора, защитные боксы и трубные коридоры с поддонами, контаймент);
    • технические и организационные меры по защите этих барьеров и сохранению их эффективности;
    • организационные меры по защите персонала, населения и окружающей среды.

    Принцип глубокоэшелонированной защиты предполагает также наличие такой концепции безопасности, которая предусматривает не только средства предотвращения аварий, но и средства управления последствиями аварий, обеспечивающих локализацию радиоактивных веществ в пределах гермооболочки.

    Необходимо отметить также применение активных (то есть требующих вмешательства человека и наличия источника энергоснабжения) и пассивных (не требующих вмешательства оператора и источника энергии) систем безопасности. Кроме того, в НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ развита культура безопасности на всех этапах жизненного цикла: от выбора площадки (обязательно только в тех в местах, где отсутствуют запрещающие факторы) до вывода из эксплуатации.

    Для защиты реактора от внешних воздействий сооружен железобетонный контейнер, часть которого находится внутри здания. При этом контейнер рассчитан на то, чтобы выдерживать колоссальные нагрузки – падение самолета, смерч, ураган, землетрясение или взрыв. Помимо основных функций, контейнер используется в качестве комплекса герметичных помещений (системы удержания радиоактивности).

    На территории НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ и в близлежащих районах ведется мониторинг радиационной обстановки. Контроль радиационной обстановки осуществляет отдел радиационной безопасности Института. Подробнее — читать ответ на вопрос 6.

    Как и чем обеспечивается контроль радиационной безопасности в НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ?

    Обеспечение радиационной безопасности при эксплуатации установок является важной и приоритетной задачей персонала НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ. Персоналом отдела радиационной безопасности управления ядерной и радиационной безопасности Института и объектовых служб радиационной безопасности ведется постоянный контроль за радиационной обстановкой как на отдельных установках и территории института, так и на территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ) Института и за её пределами. Граница санитарно-защитной зоны Института по радиационному, физическому (не радиационному) и химическому факторам воздействия на население представляет собой форму неправильного эллипса с радиусами R1 = 1.1 км вокруг трубы реактора ВВР-М и R2 = 0.9 км вокруг трубы реактора ПИК.

    Параметры радиационной обстановки отслеживаются за счет:

    • индивидуального дозиметрического контроля персонала;
    • отбора проб воздуха из рабочих помещений радиационных объектов;
    • контроля гамма-нейтронных полей;
    • контроля загрязнения радиоактивными веществами кожных покровов, спецодежды, обуви, средств индивидуальной защиты персонала, рабочих поверхностей оборудования и помещений;
    • контроля выбросов и сбросов радиоактивных веществ в окружающую среду;
    • использования автоматизированной системы мониторинга радиационной обстановки (АСМРО);
    • отбора проб окружающей среды на территории института, СЗЗ и за её пределами.

    Радиационный контроль осуществляется с помощью стационарных блоков, устройств и установок; воздухоотборной системы; переносных и носимых приборов радиационного контроля.

    Средние фоновые значения радиационной обстановки на территории Института, в СЗЗ и за её пределами находятся на уровне естественного радиационного фона порядка 0,12-0,16 мкЗв/ч (12-16 мкР/ч).

    В Российской Федерации допустимые нормы облучения регламентируются Санитарными нормами и правилами СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99/2009), согласно которым, годовая эффективная доза облучения населения не должна превышать 5 мЗв в год, а для персонала 50 мЗв в год. Данное ограничение дозы облучения не включает в себя дозы от природного и медицинского облучения, а также дозы вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

    С радиационной обстановкой на территории Северно-Западного региона можно ознакомиться на карте радиационного фона Северно-Западного региона от ФГБУ «Северо-Западное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды»

    Кто и как контролирует безопасность ядерных установок НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ?

    Ядерные установки (далее – ЯУ) на всех этапах своей жизнедеятельности обязаны удовлетворять установленным требованиям безопасности. Это достигается, в том числе, соблюдением требований норм и правил в области использования атомной энергии и условий действия выданных Институту лицензий на вид деятельности в области использования атомной энергии.

    Контролирующим органом выступают Северо-Европейское Межрегиональное Управление по надзору за ядерной и радиационной безопасностью Ростехнадзора и Федеральное медико-биологическое агентство. Надзорные органы ставят для себя следующие основные задачи:

    • следить за соблюдением требований ядерной, радиационной, технической и пожарной безопасности при обращении с ядерными материалами, а также с радиоактивными веществами и радиоактивными отходами;
    • организовывать и осуществлять проверки (плановые и внеплановые инспекции) и контроль за соблюдением поднадзорными ЯУ и организациями законодательства Российской Федерации нормативных правовых актов, норм и правил в области использования атомной энергии, требований технических регламентов в области использования атомной энергии. Также проводятся проверки, направленные на оценку достоверности сведений, содержащихся в документах, обосновывающих обеспечение безопасности заявленной деятельности, представляемых организациями для получения лицензий Ростехнадзора;
    • участвовать в рассмотрении документов и в работе комиссий в процессе выдачи определенным категориям работников разрешений на право ведения работ в области использования атомной энергии.

    В каких отношениях НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ с экологическими движениями?

    НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ находится в тесных партнерских отношениях с Гатчинским экологическим движением. Движение зародилось в 1990 году и поставило своей целью вложить в молодое поколение экологические знания, с самого раннего детства привить бережное отношение к природе и окружающей среде. На лекциях и семинарах Школьной Экологической Инициативы юные исследователи знакомятся с проблемами современной экологии и путями их решения в интересной творческой форме.

    Экологическое движение выпускает собственную публикацию. Познакомиться подробнее с экологическим движением можно на их официальном сайте

    Что такое излучение?

    ×

    Хотите узнать больше о деятельности МАГАТЭ? Подпишитесь на нашу ежемесячную электронную рассылку, чтобы быть в курсе самых важных новостей, получать аудио- и видеоматериалы и многое другое.

    Что есть что в ядерной сфере
    Андреа Галиндо , Бюро общественной информации и коммуникации МАГАТЭ

    Излучение — это энергия, которая перемещается из одного места в другое в таком виде, который можно описать как волны или частицы. Мы постоянно сталкиваемся с излучением в нашей повседневной жизни. В число знакомых всем источников излучения входят Солнце, микроволновые печи, которые стоят у нас на кухне, и радиоприемники, которые мы слушаем в автомобилях. В основном подобное излучение не причиняет какого-либо вреда нашему здоровью. Но некоторые виды излучения являются опасными. В целом, при более низких дозах излучение связано с меньшими рисками, однако с увеличением дозы они повышаются. Для защиты нашего организма и окружающей среды от вредного воздействия излучения следует принимать различные меры в зависимости от его вида, при этом сохраняя возможность извлекать пользу из его многочисленных применений.

    Как можно использовать излучение? Некоторые примеры

    • Здравоохранение. Благодаря излучению мы имеем возможность применять специальные медицинские процедуры, например, для лечения рака, и пользоваться методами диагностической визуализации.
    • Энергетика. Излучение позволяет нам производить электричество, например, с помощью солнечной энергии и ядерной энергии.
    • Окружающая среда и изменение климата. Излучение может быть использовано для очистки сточных вод или для создания новых сортов растений, устойчивых к изменению климата.
    • Промышленность и наука. С помощью ядерных методов, основанных на излучении, ученые могут исследовать объекты наследия или создавать материалы с улучшенными характеристиками, например, для автомобильной промышленности.

    Если излучение полезно, почему мы должны защищать себя от него?

    Излучение имеет множество полезных применений, но при возникновении рисков, связанных с его использованием, следует принимать конкретные меры для защиты людей и окружающей среды. Этот же подход применяется и к любым другим видами деятельности. Разные виды излучения требуют разных мер защиты: его обладающий низкой энергией вид, называемый «неионизирующее излучение», может требовать меньшей защиты и соответствующих мер, чем обладающее более высокой энергией «ионизирующее излучение». В соответствии со своим мандатом МАГАТЭ устанавливает нормы для защиты людей и окружающей среды от ионизирующего излучения при его мирном использовании.

    Виды излучения

    Неионизирующее излучение

    Примерами неионизирующего излучения являются видимый свет, радиоволны и микроволны (Инфографика: Адриана Варгас/МАГАТЭ)

    Неионизирующее излучение — это излучение более низкой энергии, которое не обладает достаточной мощностью, чтобы отделить электроны от атомов или молекул, находящихся в веществе или в живых организмах. Однако его энергия может заставить эти молекулы вибрировать и таким образом выделять тепло. Например, именно так работают микроволновые печи.

    Для большинства людей неионизирующее излучение не представляет риска для здоровья. Однако работникам, которые регулярно контактируют с некоторыми источниками неионизирующего излучения, могут потребоваться специальные меры для защиты, например, от выделяемого тепла.

    В число других примеров неионизирующего излучения входят радиоволны и видимый свет. Видимый свет — это то неионизирующее излучение, которое может воспринимать человеческий глаз. Радиоволны — это вид неионизирующего излучения, которое наши глаза и другие органы чувств не воспринимают, а вот радиоприемники способны их улавливать.

    Ионизирующее излучение

    Примерами ионизирующего излучения являются гамма-излучение, используемое для некоторых видов лечения рака, рентгеновское излучение и излучение, испускаемое радиоактивными материалами, используемыми на атомных электростанциях (Инфографика: Адриана Варгас/МАГАТЭ)

    Ионизирующее излучение — это вид излучения энергии такой мощности, что оно способно отделять электроны от атомов или молекул, тем самым вызывая изменения на атомном уровне при взаимодействии с веществом, включая живые организмы. Такие изменения обычно сопровождаются образованием ионов (электрически заряженных атомов или молекул) — отсюда и возник термин «ионизирующее» излучение.

    В больших дозах ионизирующее излучение может повредить клетки или органы нашего тела или даже привести к смерти. В случае надлежащего использования и в правильных дозах, а также при соблюдении необходимых мер защиты, этот вид излучения имеет множество полезных применений, например, в производстве энергии, в промышленности, в научных исследованиях, в медицинской диагностике и лечении различных заболеваний, таких как рак. Хотя ответственность за регулирование в области использования источников излучения и радиационной защиты лежит на государствах, МАГАТЭ оказывает поддержку законодателям и регулирующим органам через всеобъемлющую систему международных норм безопасности, направленных на защиту работников и пациентов, а также населения и окружающей среды от потенциально вредного воздействия ионизирующего излучения.

    Неионизирующее и ионизирующее излучение имеют разную длину волн, что напрямую связано с их энергией. (Инфографика: Адриана Варгас/МАГАТЭ).

    Научное объяснение радиоактивного распада и возникающего при этом излучения

    Ионизирующее излучение может исходить, например, от нестабильных (радиоактивных) атомов, когда они переходят в более стабильное состояние, высвобождая при этом энергию.

    Большинство атомов на Земле стабильны, в основном благодаря уравновешенному и стабильному составу частиц (нейтронов и протонов) в их центре (ядре). Однако в некоторых видах нестабильных атомов число протонов и нейтронов в составе их ядра не позволяет им удерживать эти частицы вместе. Такие нестабильные атомы называются «радиоактивными атомами». При распаде радиоактивных атомов выделяется энергия в виде ионизирующего излучения (например, альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи или нейтроны), которое при контролируемом и безопасном использовании может приносить различную пользу.

    Процесс, в ходе которого радиоактивный атом становится более стабильным за счет высвобождения частиц и энергии, называется «радиоактивным распадом». (Инфографика: Адриана Варгас/МАГАТЭ)

    Каковы наиболее распространенные типы радиоактивного распада? Как мы можем защитить себя от вредного воздействия возникающего в результате излучения?

    Существуют различные типы радиоактивного распада, вызывающего ионизирующее излучение, в зависимости от типа частиц или волн, которые испускает ядро, чтобы стать стабильным. Наиболее распространенными типами являются альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи и нейтроны.

    Альфа-излучение

    Альфа-распад (Инфографика: А. Варгас/МАГАТЭ)

    При альфа-излучении распадающиеся ядра испускают тяжелые, положительно заряженные частицы, чтобы стать более стабильными. Эти частицы не способны проникнуть через нашу кожу и причинить вред, и часто их можно остановить даже при помощи листа бумаги.

    Однако в случае попадания альфа-излучающих материалов в организм при дыхании, с пищей или питьем, они могут воздействовать напрямую на внутренние ткани и, следовательно, наносить вред здоровью.

    Америций-241, который используется в детекторах дыма по всему миру, является примером атома, распадающегося с испусканием альфа-частиц.

    Бета-излучение

    Бета-распад (Инфографика: А. Варгас/МАГАТЭ)

    При бета-излучении ядра испускают более мелкие частицы (электроны), которые обладают большей проникающей способностью, чем альфа-частицы, и могут пройти, например, через 1–2 сантиметра воды, в зависимости от их энергии. Как правило, лист алюминия толщиной в несколько миллиметров может остановить бета-излучение.

    К нестабильным атомам, испускающим бета-излучение, относятся водород-3 (тритий) и углерод-14. Среди прочего тритий используется, например, в аварийном освещении, для обозначения выходов в темноте. Это связано с тем, что свечение люминесцентного материала возникает под воздействием бета-излучения трития без использования электричества. Углерод-14 используется, например, для определения возраста объектов наследия.

    Гамма-излучение

    Кобальт-60 используется в лечении рака из-за его способности испускать гамма-излучение, которое может быть использовано для борьбы с опухолями. Упрощенный механизм приведен на рисунке выше. Сначала ядро кобальта-60 испускает бета-излучение, что приводит к его превращению в никель-60 в высокоэнергетическом состоянии (*Ni-60). Ядро в этом состоянии быстро теряет энергию, испуская две гамма-частицы, в результате чего образуется стабильный никель-60 (Инфографика: А. Варгас/МАГАТЭ).

    Гамма-излучение, которое используется в различных применениях, например, для лечения рака, является электромагнитным излучением, подобным рентгеновскому. Некоторые гамма-лучи проходят через тело человека, не причиняя вреда, в то время как другие поглощаются организмом и могут причинить вред. Толстые стены из бетона или свинца могут снизить интенсивность гамма-излучения до уровней, представляющих меньший риск. Именно поэтому стены процедурных кабинетов радиотерапии в онкологических больницах имеют такую большую толщину.

    Нейтроны

    Ядерное деление внутри ядерного реактора является примером радиоактивной цепной реакции, поддерживаемой нейтронами (Инфографика: А. Варгас/МАГАТЭ)

    Нейтроны — это относительно массивные частицы, которые являются одним из основных компонентов ядра. Они не имеют заряда и поэтому напрямую не вызывают ионизацию. Но их взаимодействие с атомами вещества может привести к возникновению альфа-, бета-, гамма- или рентгеновского излучения, которое затем приводит к ионизации. Нейтроны обладают проникающей способностью и могут быть остановлены только большими объемами бетона, воды или парафина.

    Нейтроны могут быть получены различными способами, например, внутри ядерных реакторов или в процессе ядерных реакций, запущенных обладающими высокой энергией частицами в пучках ускорителей. Нейтроны могут являться значительным источником косвенно ионизирующего излучения.

    Какую роль играет МАГАТЭ?

    • МАГАТЭ оказывает государствам-членам помощь в использовании ядерных технологий, включая излучение, в здравоохранении, сельском хозяйстве, охране окружающей среды, управлении водными ресурсами, энергетике и промышленности. Для этого МАГАТЭ оказывает помощь в проведении исследований и разработок в области практического использования радиации и радиоактивных источников, а также координирует исследовательскую деятельность и реализует проекты в разных странах по всему миру.
    • В рамках своей деятельности в области гарантий и проверки МАГАТЭ следит за тем, чтобы не происходило переключения способных испускать излучение материалов с мирного использования на другие цели.
    • Наконец, МАГАТЭ разрабатывает нормы безопасности и руководящие материалы по физической безопасности и обобщает наилучшую практику в области защиты людей, общества и окружающей среды от вредного воздействия ионизирующего излучения.

    Материалы по теме

    Теперь в открытом доступе: три новых онлайн-курса по радиационной защите пациентов (на англ. языке)

    Новый модуль онлайнового обучения по требованиям безопасности МАГАТЭ в области радиационной защиты (на англ. языке)

    Откуда берется ядерная энергия? Научные основы ядерной энергетики

    Ресурсы по теме

    • Излучение в повседневной жизни (на англ. языке)
    • Радиационная защита
    • Радиационная защита персонала
    • Радиационная защита населения
    • Радиационная защита пациентов
    • Радиационная защита окружающей среды
    • Что есть что в ядерной сфере

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *