A radioaktív forrás egy bizonyos mennyiségű radionuklid, amely ionizáló sugárzást bocsát ki. Ez utóbbi általában magában foglalja a gamma-sugarakat, az alfa- és béta-részecskéket, valamint a neutronsugárzást.
A források szerepe
Használhatók besugárzásra, amikor a sugárzás ionizáló funkciót tölt be, vagy metrológiai sugárzás forrásaként a radiometriai folyamat és műszerek kalibrálásához. Az ipari folyamatok, például a papír- és acéliparban a vastagságmérés nyomon követésére is használják őket. A források lezárhatók tartályban (nagy behatolású sugárzás), vagy felületre helyezhetők (alacsony áthatolású sugárzás), vagy folyadékban.
Jelentés és alkalmazás
Sugárforrásként a gyógyászatban sugárterápiára, az iparban pedig radiográfiára, besugárzásra használjákélelmiszerek, sterilizálás, kártevőirtás és PVC besugárzásos térhálósítás.
Radionuklidok
A radionuklidokat a sugárzás típusa és természete, intenzitása és felezési ideje alapján választják ki. A radionuklidok gyakori forrásai a kob alt-60, az irídium-192 és a stroncium-90. Az SI-forrás aktivitásának mértéke a Becquerel, bár a történelmi Curie-mértékegység még részben használatban van, például az USA-ban, annak ellenére, hogy az US NIST nyomatékosan javasolja az SI-mértékegység használatát. Egészségügyi okokból kötelező az EU-ban.
Élettartam
Egy sugárforrás jellemzően 5-15 évig él, mielőtt aktivitása a biztonságos szintre csökken. Ha azonban rendelkezésre állnak hosszú felezési idejű radionuklidok, akkor sokkal hosszabb ideig használhatók kalibrációs eszközként.
Zárt és rejtett
Sok radioaktív forrás le van zárva. Ez azt jelenti, hogy tartósan vagy teljesen benne vannak a kapszulában, vagy szilárd anyag köti a felülethez. A kapszulák általában rozsdamentes acélból, titánból, platinából vagy más inert fémből készülnek. A zárt sugárforrások alkalmazása gyakorlatilag minden kockázatot kiküszöböl annak, hogy radioaktív anyagok a környezetbe kerüljenek a nem megfelelő kezelés miatt, de a tartályt nem úgy tervezték, hogy csillapítsa a sugárzást, ezért a sugárvédelemhez további árnyékolás szükséges. A zártakat is szinte minden olyan esetben alkalmazzák, ahol nemfolyadékba vagy gázba kémiai vagy fizikai beépülés szükséges.
A zárt sugárforrásokat a NAÜ osztályozza a minimálisan veszélyes radioaktív tárggyal kapcsolatos tevékenységük szerint (amely jelentős károkat okozhat az emberekben). A használt arány az A/D, ahol A a forrástevékenység, D pedig a minimális veszélyes tevékenység.
Kérjük, vegye figyelembe, hogy azok a források, amelyek elég alacsony radioaktív hozamúak (például a füstérzékelőkben használtak) ahhoz, hogy ne okozzanak embereket, nincsenek besorolva.
Kapszula
A kapszulaforrásokat, ahol a sugárzás hatékonyan egy pontból érkezik, béta-, gamma- és röntgenkészülékek kalibrálására használják. A közelmúltban ipari és tanulmányi tárgyként is népszerűtlenek voltak.
Tányérrugók
Széles körben használják radioaktív szennyeződést okozó műszerek kalibrálására. Vagyis valójában egyfajta csodaszámítógép szerepét töltik be.
A kapszulaforrással ellentétben a lemezforrás által kibocsátott háttérnek a felületen kell lennie, hogy megakadályozza a tartály elhalványulását vagy az anyag természetéből adódó önárnyékolást. Ez különösen fontos az alfa-részecskék esetében, amelyeket egy kis tömeg könnyen megállít. A Bragg-görbe a csillapítás hatását mutatja a légköri levegőben.
Bontatlan
A bontatlan források azok, amelyek nincsenek tartósan lezárt tartályban, és széles körben használják gyógyászati célokra. Olyan esetekben érvényesekamikor a forrást folyadékban kell feloldani a betegbe való injekció vagy lenyelés céljából. Az iparban is hasonló módon használják szivárgásészlelésre, mint radioaktív nyomjelzőként.
Újrahasznosítás és környezetvédelmi szempontok
A lejárt szavatosságú radioaktív források elhelyezése hasonló problémákat vet fel, mint más nukleáris hulladékok elhelyezése, bár kisebb mértékben. Az elhasznált, alacsony aktivitású források néha elég inaktívak ahhoz, hogy normál hulladékártalmatlanítási módszerekkel, általában hulladéklerakókban ártalmatlanítsák őket. Más ártalmatlanítási módszerek hasonlóak a nagyobb aktivitású radioaktív hulladékok esetében alkalmazottakhoz, a hulladék aktivitásától függően eltérő mélységű fúrást alkalmazva.
Egy ilyen tárgy gondatlan kezelésének jól ismert esete egy goianiai baleset volt, amely több ember halálához vezetett.
Háttérsugárzás
A háttérsugárzás mindig jelen van a Földön. A háttérsugárzás nagy része természetesen ásványi anyagokból, kis része pedig mesterséges elemekből származik. A földben, a talajban és a vízben található természetes radioaktív ásványok háttérsugárzást termelnek. Az emberi test még ezekből a természetes radioaktív ásványokból is tartalmaz néhányat. A kozmikus sugárzás is hozzájárul a minket körülvevő sugárzási háttérhez. A természetes háttérsugárzás szintjei nagy eltéréseket mutathatnak az egyes helyeken, valamint ugyanazon a helyen az idő múlásával. A természetes radioizotópok nagyon erős hátteret jelentenekkibocsátók.
Kozmikus sugárzás
A kozmikus sugárzás a Nap rendkívül energikus részecskéiből és a Föld légkörébe belépő csillagokból származik. Vagyis ezeket az égitesteket radioaktív sugárzás forrásainak nevezhetjük. Egyes részecskék a talajt érik, míg mások kölcsönhatásba lépnek a légkörrel, és különféle típusú sugárzásokat hoznak létre. A szint emelkedik, ahogy közeledünk egy radioaktív objektumhoz, így a kozmikus sugárzás mennyisége általában az emelkedéssel arányosan növekszik. Minél nagyobb a magasság, annál nagyobb a dózis. Ez az oka annak, hogy a Colorado állambeli Denverben (5280 láb) élők nagyobb éves sugárzási dózist kapnak a kozmikus sugárzásból, mint a tengerszinten (0 láb) élők.
Az oroszországi uránbányászat továbbra is vitatott és "forró" téma, mert ez a munka rendkívül veszélyes. Természetesen a földben található uránt és tóriumot elsődleges radionuklidoknak nevezik, és földi sugárzás forrásai. Nyomnyi mennyiségű urán, tórium és bomlástermékeik mindenhol megtalálhatók. Tudjon meg többet a radioaktív bomlásról. A földi sugárzás szintje helyenként változik, de azokon a területeken, ahol magasabb az urán- és tóriumkoncentráció a felszíni talajokban, általában magasabb dózisszintek vannak. Ezért az oroszországi uránbányászatban részt vevő emberek nagy veszélyben vannak.
Sugárzás és emberek
Radioaktív anyagok nyomai találhatók az emberi szervezetben (főleg a természetes kálium-40). Az elem az élelmiszerben, a talajban és a vízben található, amit mielfogad. Testünk kis mennyiségű sugárzást tartalmaz, mivel a szervezet ugyanúgy metabolizálja a kálium nem radioaktív és radioaktív formáit és más elemeket.
A háttérsugárzás kis része emberi tevékenységből származik. Nyomnyi mennyiségű radioaktív elem került a környezetbe a nukleáris fegyvertesztek és az ukrajnai csernobili atomerőműben történt balesetekhez hasonló balesetek következtében. Az atomreaktorok kis mennyiségű radioaktív elemet bocsátanak ki. Az iparban, sőt egyes fogyasztási cikkekben használt radioaktív anyagok is kis mennyiségű háttérsugárzást bocsátanak ki.
Mindannyian nap mint nap ki vagyunk téve a természetes forrásokból – például a földben található ásványokból – és az ember által előállított forrásokból, például az orvosi röntgensugárzásból származó sugárzásnak. A National Council on Radiation Protection and Measurement (NCRP) szerint az Egyesült Államokban az emberiség átlagos éves sugárterhelése 620 millirem (6,2 millisievert).
A természetben
A radioaktív anyagok gyakran megtalálhatók a természetben. Egy részük a talajban, sziklákban, vízben, levegőben és a növényzetben található, ahonnan belélegzik és lenyelik. A belső sugárterhelésen túlmenően az embereket a testen kívül maradt radioaktív anyagok és a világűrből származó kozmikus sugárzás is éri. Az emberek átlagos napi természetes dózisa körülbelül 2,4 mSv (240 mrem) évente.
Ez négyszeresea mesterséges sugárzásnak való globális átlagos expozíció a világon, amely 2008-ban körülbelül évi 0,6 mrem (60 Rem) volt. Egyes gazdag országokban, mint például az Egyesült Államokban és Japánban, a mesterséges expozíció átlagosan meghaladja a természetes expozíciót a speciális orvosi műszerekhez való nagyobb hozzáférés miatt. Európában az átlagos természetes háttérsugárzás az egyes országokban az évi 2 mSv-től (200 mrem) az Egyesült Királyságban és több mint 7 mSv-ig (700 mrem) Finnországban egyes embercsoportok esetében.
Napi kitettség
A természetes forrásokból származó expozíció a mindennapi élet szerves része mind a munkahelyen, mind a nyilvános helyeken. Az ilyen kitettségek a legtöbb esetben csekély, vagy egyáltalán nem jelentenek a nyilvánosság számára aggodalmat, de bizonyos helyzetekben figyelembe kell venni az egészségvédelmi intézkedéseket, például az urán- és tóriumércekkel és más természetben előforduló radioaktív anyagokkal (NORM) végzett munka során. Ezek a helyzetek az Ügynökség figyelmének középpontjába kerültek az elmúlt években. És mindezt anélkül, hogy megemlítenék a radioaktív anyagok kibocsátásával járó baleseteket, például a csernobili atomerőműben és a fukusimaiban bekövetkezett katasztrófát, amely arra kényszerítette a tudósokat és politikusokat szerte a világon, hogy újragondolják a "békés atommal" kapcsolatos hozzáállásukat.
Föld sugárzása
A Föld sugárzása csak azokat a forrásokat foglalja magában, amelyek a testen kívül maradnak. Ugyanakkor továbbra is veszélyes radioaktív sugárforrások. A legfontosabb radionuklidok a kálium, az urán és a tórium, ezek bomlástermékei. Ésegyesek, mint például a rádium és a radon, erősen radioaktívak, de alacsony koncentrációban fordulnak elő. Ezen objektumok száma a Föld kialakulása óta menthetetlenül csökkent. Az urán-238 jelenlétével kapcsolatos jelenlegi sugárzási aktivitás fele akkora, mint bolygónk létezésének kezdetén. Ez annak köszönhető, hogy a felezési ideje 4,5 milliárd év, és a kálium-40 esetében (felezési ideje 1,25 milliárd év) csak körülbelül 8%-a az eredetinek. De az emberiség fennállása alatt a sugárzás mennyisége nagyon kis mértékben csökkent.
Sok rövidebb felezési idejű (és ezért nagy radioaktivitású) izotóp nem bomlott le állandó természetes termelése miatt. Példa erre a rádium-226 (a tórium-230 bomlásterméke az urán-238 bomlási láncában) és a radon-222 (a rádium-226 bomlásterméke ebben a láncban).
Tórium és urán
A radioaktív kémiai elemek, a tórium és az urán többnyire alfa- és béta-bomláson megy keresztül, és nem könnyű kimutatni őket. Ez nagyon veszélyessé teszi őket. Ugyanez elmondható azonban a protonsugárzásról is. Azonban ezeknek az elemeknek számos mellékszármazéka is erős gamma-sugárzó. A tórium-232-t a 212 ólom 239 keV-os, a tallium-208-ból 511, 583 és 2614 keV-os, az aktínium-228-ból pedig 911 és 969 keV-os csúccsal detektáltuk. Az urán-238 radioaktív kémiai elem bizmut-214 csúcsként jelenik meg 609, 1120 és 1764 keV-on (lásd ugyanezt a csúcsot a légköri radon esetében). A kálium-40-et közvetlenül az 1461-es gamma-csúcson keresztül detektáljukkeV.
A tenger és más nagy víztestek feletti szint általában a Föld hátterének körülbelül a tizedét teszi ki. Ezzel szemben a part menti területek (és az édesvízhez közeli régiók) további hozzájárulást jelenthetnek a szórt üledékből.
Radon
A természetben a radioaktív sugárzás legnagyobb forrása a levegőben szálló radon, a földből felszabaduló radioaktív gáz. A radon és izotópjai, kiindulási radionuklidjai és bomlástermékei az átlagos belélegezhető 1,26 mSv/év (évi millisievert) dózishoz járulnak hozzá. A radon egyenetlenül oszlik el, és az időjárás függvényében változik, így sokkal nagyobb dózisokat alkalmaznak a világ számos részén, ahol jelentős egészségügyi kockázatot jelent. Skandináviában, az Egyesült Államokban, Iránban és a Cseh Köztársaságban a világátlagnál 500-szor magasabb koncentrációt találtak épületekben. A radon az urán bomlásterméke, amely viszonylag gyakori a földkéregben, de koncentráltabb a világon szétszórtan található érctartalmú kőzetekben. Ezekből az ércekből a radon a légkörbe vagy a talajvízbe szivárog, és beszivárog az épületekbe is. A bomlástermékekkel együtt belélegezhető a tüdőbe, ahol az expozíció után egy ideig megmarad. Emiatt a radon a természetes sugárforrások közé tartozik.
Radonexpozíció
Bár a radon természetesen előfordul, hatásait fokozhatja vagy csökkentheti az emberi tevékenység, például házépítés. Rosszul zárt pinceA jól szigetelt otthon radon felhalmozódásához vezethet az otthonban, ami veszélyezteti a lakókat. A jól szigetelt és zárt otthonok széles körben elterjedt építése az északi iparosodott országokban azt eredményezte, hogy a radon a háttérsugárzás fő forrásává vált Észak-Amerika és Európa északi részének egyes közösségeiben. Egyes építőanyagok, például palatimsós könnyűbeton, foszforgipsz és olasz tufa, radont bocsáthatnak ki, ha rádiumot tartalmaznak és porózusak a gázra.
A radonból származó sugárterhelés közvetett. A radon felezési ideje rövid (4 nap), és a rádium sorozatba tartozó radioaktív nuklidok más szilárd részecskéivé bomlik. Ezeket a radioaktív elemeket belélegezve a tüdőben maradnak, ami hosszan tartó expozíciót okoz. Így a radonról azt gondolják, hogy a dohányzás után a tüdőrák második vezető oka, és csak az Egyesült Államokban évente 15 000 és 22 000 rákos halálesetért felelős. Az ellenkező kísérleti eredményekről szóló vita azonban még mindig folyamatban van.
A légköri háttér nagy részét a radon és bomlástermékei okozzák. A gamma-spektrum észrevehető csúcsokat mutat 609, 1120 és 1764 keV-on, amelyek a radon bomlástermékéhez, a bizmut-214-hez tartoznak. A légköri háttér erősen függ a szél irányától és a meteorológiai viszonyoktól. A radon a talajból is felszabadulhat, majd "radonfelhőket" képezhet, amelyek több tíz kilométert is megtehetnek.
Tér háttér
A Föld és a rajta lévő élőlények állandóan jelen vannakaz űrből érkező sugárzás bombázza. Ez a sugárzás főként pozitív töltésű ionokból áll, a protonoktól a vasig, valamint a Naprendszerünkön kívül keletkező nagyobb atommagokból. Ez a sugárzás kölcsönhatásba lép a légkör atomjaival, és másodlagos légáramlást hoz létre, beleértve a röntgensugárzást, a müonokat, a protonokat, az alfa-részecskéket, a pionokat, az elektronokat és a neutronokat.
A kozmikus sugárzás közvetlen dózisa elsősorban müonokból, neutronokból és elektronokból származik, és a világ különböző részein a geomágneses tértől és a tengerszint feletti magasságtól függően változik. Például Denver városa az Egyesült Államokban (1650 méteres tengerszint feletti magasságban) körülbelül kétszer annyi kozmikus sugárzást kap, mint egy tengerszinti ponton.
Ez a sugárzás sokkal erősebb a troposzféra felső részén, körülbelül 10 km-re, ezért különösen aggodalomra ad okot a legénység tagjai és a törzsutasok számára, akik évente sok órát töltenek ebben a környezetben. Repüléseik során a légitársaságok személyzete különböző tanulmányok szerint általában évi 2,2 mSv (220 mrem) és 2,19 mSv/év közötti többletterhelést kap.
Sugárzás a pályán
Hasonlóan, a kozmikus sugarak nagyobb háttérexpozíciót okoznak az űrhajósoknak, mint az embereknek a Föld felszínén. Az alacsony pályán dolgozó űrhajósokat, például a nemzetközi űrállomások vagy siklók alkalmazottait részben védi a Föld mágneses tere, de szenvednek az úgynevezett Van Allen-övtől is, amely a Föld mágneses tere eredménye. Az alacsony földi pályán kívül, plA Holdra utazó Apollo űrhajósok által tapaszt alt háttérsugárzás sokkal intenzívebb, és jelentős akadályt jelent a Hold vagy a Mars lehetséges jövőbeni hosszú távú emberi felfedezése előtt.
A kozmikus hatások a légkörben elemi transzmutációt is okoznak, melynek során az általuk generált másodlagos sugárzás egyesül a légkörben lévő atommagokkal, és különféle nuklidokat képez. Számos úgynevezett kozmogén nuklid állítható elő, de talán a legfigyelemreméltóbb a szén-14, amely nitrogénatomokkal való kölcsönhatás során keletkezik. Ezek a kozmogén nuklidok végül elérik a Föld felszínét, és beépülhetnek az élő szervezetekbe. Ezeknek a nuklidoknak a termelése kismértékben változik a rövid távú napenergia-metamorfózisok során, de gyakorlatilag állandónak tekinthető nagy léptékben - több ezer évtől millióig. A szén-14 állandó termelése, beépülése és viszonylag rövid felezési ideje az ókori biológiai anyagok, például a fából készült tárgyak vagy emberi maradványok radiokarbonos kormeghatározásának alapelvei.
Gamma-sugárzás
A tengerszinti kozmikus sugárzás általában 511 keV-os gamma-sugárzásként jelenik meg a nagy energiájú részecskék és gamma-sugarak magreakciói által létrehozott pozitronok megsemmisüléséből. Nagy magasságban a bremsstrahlung folytonos spektruma is hozzájárul. Ezért a tudósok körében nagyon fontosnak tartják a napsugárzás és a sugárzási egyensúly kérdését.
Sugárzás a testen belül
Az emberi testet alkotó két legfontosabb elem, a kálium és a szén olyan izotópokat tartalmaz, amelyek nagymértékben növelik a háttérsugárzás dózisát. Ez azt jelenti, hogy radioaktív sugárzás forrásai is lehetnek.
A veszélyes kémiai elemek és vegyületek hajlamosak felhalmozódni. Az átlagos emberi test körülbelül 17 milligramm kálium-40-et (40K) és körülbelül 24 nanogramm (10-8 g) szén-14-et (14C) tartalmaz (felezési idő - 5730 év). A külső radioaktív anyagok által okozott belső szennyeződést leszámítva ez a két elem az emberi test biológiailag funkcionális összetevőinek belső expozíció legnagyobb összetevője. Körülbelül 4000 atommag bomlik el másodpercenként 40 K sebességgel és ugyanennyi 14 C-on. A 40K-on képződő béta-részecskék energiája körülbelül 10-szer nagyobb, mint a 14C-on képződő béta-részecskék energiája.
A 14C körülbelül 3700 Bq (0,1 µCi) mennyiségben van jelen az emberi szervezetben, biológiai felezési ideje 40 nap. Ez azt jelenti, hogy a 14C bomlása körülbelül 3700 béta-részecskét termel másodpercenként. Az emberi sejteknek körülbelül a fele tartalmaz 14C atomot.
A radonon és bomlástermékein kívüli radionuklidok globális átlagos belső dózisa 0,29 mSv/év, ebből 0,17 mSv/év 40K-nál, 0,12 mSv/év az uránsorozatból és tóriumból származik, és 12 μSv / év - 14C-tól. Azt is érdemes megjegyezni, hogy az orvosi röntgengépek is gyakranradioaktívak, de sugárzásuk nem veszélyes az emberre.
