Атомное излучение – одно из самых опасных. Его последствия непредсказуемы для человека. Что понимается под понятием радиоактивности? Что означают слова «большая» или «меньшая» радиоактивность? Какие частицы входят в состав различных видов атомного излучения?
Что такое радиоактивное излучение?
В состав радиоактивного излучения могут входить различные частицы. Однако все три типа излучения относятся к одной категории – их называют ионизирующими. Что обозначает этот термин? Энергия излучений невероятно высока – настолько, что, когда излучение достигает определенного атома, оно выбивает с его орбиты электрон. Тогда атом, ставший мишенью излучения, превращается в ион, являющийся положительно заряженным. Именно поэтому атомное излучение называется ионизирующим, к какому типу бы оно ни принадлежало. Высокая мощность отличает ионизирующее излучение от других видов, например от микроволнового или инфракрасного.
Как происходит ионизация?
Чтобы понять, что может входить в состав радиоактивного излучения, необходимо детально рассмотреть процесс ионизации. Происходит он следующим образом. Атом при увеличении выглядит как маленькое маковое зерно (ядро атома), окруженное орбитами его электронов, словно оболочкой мыльного пузыря. Когда происходит радиоактивный распад, от этого ядра вылетает мельчайшая крупинка – альфа- или бета-частица. Когда происходит испускание заряженной частицы, меняется и заряд ядра, а это значит, что образуется новое химическое вещество.
Частицы, входящие в состав радиоактивного излучения, ведут себя следующим образом. Отлетевшая от ядра крупинка несется с гигантской скоростью вперед. На своем пути она может врезаться в оболочку другого атома и точно так же выбить из нее электрон. Как уже говорилось, такой атом превратится в заряженный ион. Однако в этом случае вещество останется прежним, так как количество протонов в ядре осталось неизменным.
Особенности процесса радиоактивного распада
Знание перечисленных процессов позволяет оценить то, насколько интенсивно происходит радиоактивный распад. Эта величина измеряется в беккерелях. Например, если в одну секунду имеет место один распад, то говорят: «Активность изотопа – 1 беккерель». Когда-то вместо этой единицы использовали единицу под названием кюри. Она была равна 37 миллиардам беккерелей. При этом необходимо сравнивать активность одинакового количества вещества. Активность определенной единицы массы изотопа носит название удельной активности. Эта величина обратно пропорциональна периоду полураспада того или иного изотопа.
Характеристика радиоактивных излучений. Их источники
Ионизирующее излучение может происходить не только в случае радиоактивного распада. Послужить источниками для радиоактивного излучения могут: реакция деления (происходит в результате взрыва или же внутри атомного реактора), синтез так называемых легких ядер (происходит на поверхности Солнца, других звезд, а также в водородной бомбе), а также различные ускорители заряженных частиц. Все эти источники излучения объединяет одна общая черта – мощнейший уровень энергии.
Какие частицы входят в состав радиоактивного излучения вида альфа?
Отличия между тремя типами ионизирующих излучений – альфа, бета и гамма – находятся в их природе. Когда были открыты эти излучения, никто и понятия не имел, что они могут собой представлять. Поэтому их просто называли буквами греческого алфавита.
Как и следует из их названия, альфа-лучи были открыты первыми. Они входили в состав радиоактивного излучения при распаде тяжелых изотопов, таких как уран или торий. Их природа была определена по прошествии времени. Ученые выяснили, что альфа-излучение является достаточно тяжелым. В воздухе оно не может преодолеть даже нескольких сантиметров. Оказалось, что в состав радиоактивного излучения могут входить ядра атомов гелия. Именно это относится к альфа-излучению.
Главным его источником являются радиоактивные изотопы. Иными словами, оно представляет собой положительно заряженные «наборы» из двух протонов и такого же числа нейтронов. В этом случае говорят, что в состав радиоактивного излучения входят а-частицы, или альфа-частицы. Два протона и два нейтрона образуют собой ядро гелия, свойственное альфа-излучению. Впервые в человечестве такую реакцию смог получить Э. Резерфорд, занимавшийся превращением ядер азота в ядра кислорода.
Бета-излучение, открытое позднее, но не менее опасное
Потом оказалось, что в состав радиоактивного излучения могут входить не только ядра гелия, но и просто обычные электроны. Это справедливо для бета-излучения – оно и состоит из электронов. Но их скорость намного больше, чем скорость альфа-излучения. Этот тип излучения также обладает меньшим зарядом, чем альфа-излучение. От родительского атома бета-частицы «наследуют» разный заряд и разную скорость.
Она может достигать от 100 тыс. км/сек вплоть до скорости света. Но в открытом воздухе бета-излучение может распространиться на несколько метров. Проникающая их способность очень мала. Бета-лучи не могут преодолеть бумагу, ткань, тонкий лист металла. Они лишь проникают внутрь этой материи. Однако облучение без защиты может привести к ожогу кожи или глаза, как это происходит и с ультрафиолетовыми лучами.
Отрицательно заряженные бета-частицы носят название электронов, а положительно заряженные называются позитронами. Большое количество бета-излучения очень опасно для человека и может привести к лучевой болезни. Намного более опасным может быть попадание внутрь радионуклидов.
Гамма-излучение: состав и свойства
Следующим было открыто гамма-излучение. В этом случае оказалось, что в состав радиоактивного излучения могут входить фотоны с определенной длиной волны. Гамма-излучение похоже на ультрафиолет, инфракрасные лучи радиоволны. Иными словами, оно представляет собой электромагнитное излучение, однако энергия входящих в него фотонов очень высока.
Этот тип излучения обладает чрезвычайно высокой способностью проникать сквозь любые препятствия. Чем плотнее стоящий на пути этого ионизирующего излучения материал, тем лучше он может задержать опасные гамма-лучи. Для этой роли чаще всего избирается свинец или бетон. В открытом воздухе гамма-излучение может легко преодолевать сотни и тысячи километров. Если оно воздействует на человека, то это приводит к повреждению кожи и внутренних органов. По своим свойствам гамма-излучение может быть сравнено с рентгеновским. Но они отличаются по своему происхождению. Ведь рентгеновское излучение получают только в искусственных условиях.
Какое излучение самое опасное?
Многие из тех, кто уже изучил, какие лучи входят в состав радиоактивного излучения, убеждены в опасности гамма-лучей. Ведь именно они легко могут преодолеть многие километры, разрушая жизни людей и приводя к страшной лучевой болезни. Именно для того чтобы защититься от гамма-лучей, ядерные реакторы окружают огромными бетонными стенами. Небольшие кусочки изотопов всегда помещают в контейнеры, сделанные из свинца. Однако главная опасность для человека состоит в дозе облучения.
Доза – это то количество, которое обычно рассчитывается с учетом массы тела человека. Например, для одного пациента будет подходить доза лекарства в 2 мг. Для другого та же доза может оказать неблагоприятное влияние. Так же оценивают и дозу радиоактивного излучения. Его опасность определяется поглощенной дозой. Чтобы ее определить, сначала измеряют то количество радиации, которое было поглощено телом. А затем это количество сравнивается с массой тела.
Доза излучения – критерий его опасности
Разные виды излучений способны оказать разный вред на живые организмы. Поэтому нельзя путать проникающую способность различных видов радиоактивного излучения и их повреждающее действие. Например, когда у человека нет возможности защититься от радиации, альфа-излучение оказывается намного опаснее гамма-лучей. Ведь в его состав входят тяжелые ядра водорода. А такой тип, как альфа-излучение, проявляет свою опасность только в том случае, когда попадает внутрь организма. Тогда происходит внутреннее облучение.
Итак, в состав радиоактивного излучения может входить три типа частиц: это ядра гелия, обычные электроны, а также фотоны с определенной длиной волны. Опасность того или иного вида излучения определяется его дозой. Происхождение этих лучей не имеет значения. Для живого организма абсолютно отсутствует разница, откуда набралась радиация: будь это рентгеновский аппарат, Солнце, атомная станция, радоновый курорт или же взрыв. Самое главное – сколько опасных частиц было поглощено.
Откуда берется атомное излучение?
Наряду с природным радиационным фоном человеческая цивилизация вынуждена существовать среди многих искусственно сделанных источников опасного ионизирующего излучения. Чаще всего оно является следствием страшных аварий. Например, катастрофа на атомной станции "Фукусима-1" в сентябре 2013 года привела к утечке радиоактивной воды. В результате этого содержание изотопов стронция и цезия в окружающей среде выросло в разы.
