Свойства радиоактивных излучений

Чтобы понять, как различные радиоактивные изотопы и излучения действуют «а организм, и разработать мероприятия по защите людей от этих вредных факторов, необходимо иметь представление о сущности радиоактивности и свойствах важнейших видов радиоактивных излучений.

Радиоактивные изотопы отличаются от стабильных тем, что в их атомах происходят ядерные превращения, в результате которых освобождается энергия в виде излучений, и возникают другие элементы. Вследствие радиоактивного распада количество радиоактивных атомов данного вещества постепенно убывает. Радиоактивный распад происходит с постоянной, присущей каждому изотопу скоростью. Это объясняется тем, что в единицу времени распадается определенная доля его атомов. Интенсивность радиоактивного распада выражают в периоде полураспада, т. е. в величине промежутка времени, в течение которого начальное количество радиоактивного вещества уменьшится в 2 раза. Каждый радиоактивный изотоп имеет свой период полураспада. У одних он очень короток, например у Р20 только 10,7 секунды, уР31— 8,1 дня; их называют короткоживущими изотопами. У других изотопов период полураспада очень велик, например у Со60— 5,3 года, у Бг90 — 28 лет, у Иа226 — 1590 лет; их называют долгоживущими. Ускорить или замедлить радиоактивный распад обычными средствами нельзя.

Для гигиенических целей знание периода полураспада радиоактивного изотопа имеет большое значение. Так, например, если спецодежда или рабочая поверхность загрязнены короткоживущими изотопами, то обезвреживание их не вызывает затруднения, так как начальная величина загрязнения вскоре значительно снизится в результате распада.

Кроме периода полураспада, радиоактивные изотопы отличаются характером и энергией излучения (табл. 18). Они испускают три основных вида излучений: альфа (а), бета (Р) и гамма (у)излучение. Общим свойством этих радиоактивных излучений является то, что, проникая в какую-нибудь среду, они вызывают на своем пути ионизацию атомов и молекул, составляющих вещество среды, вследствие чего они получили общее название ионизирующих излучений[XVIII].

В определенных условиях человек может подвергнуться воздействию и других видов ионизирующих излучений, например позитронов, нейтронов, рентгеновых лучей и т. д.

Рассмотрим свойства основных видов ионизирующих излучений.

Гамма-излучение представляет собой поток фотонов электромагнитного излучения. Гамма-излучение по сравнению с другими имеет наименьшую ионизирующую силу. Гамма-лучи обладают большой проникающей способностью: в воздухе они пробегают десятки и сотни метров, пронизывают человеческое тело и даже слой свинца толщиной в несколько сантиметров не задерживает их полностью. Поэтому радиоактивные изотопы гамма-излучатели могут оказывать

действие на человеческий организм не только в том случае, если они проникли внутрь его через легкие, пищеварительный тракт или поврежденную кожу (внутреннее облучение), но и тогда, когда они находятся вне организма даже на значительном расстоянии от него (внешнее облучение).

Бета-излучение представляет собой поток быстролетящих электронов с различной энергией. Среди естественных и искусственных радиоактивных изотопов многие распадаются с образованием бета-излучения. Бета-излучение вызывает во много раз большую ионизацию среды, чем гамм-аизлучение. Но бета-излучение обладает меньшей проникающей способностью, чем гамма-лучи. В зависимости от энергии электронов пробег их в воздухе составляет от долей миллиметра до 15 м, в воде и тканях человеческого тела—в среднем 4-10 мм при максимуме 17,4 мм. Слой стекла, плексигласа или алюминия толщиной в несколько миллиметров полностью задерживает бета-излучение.

В связи с указанными свойствами бета-излучатели значительно опаснее при попадании внутрь организма, чем при внешнем облучении его. В последнем случае они сильнее всего воздействуют на глаза и кожные покровы.

Позитроны, выделяемые некоторыми искусственными радиоактивными изотопами, по своим ионизирующим и проникающим свойствам сходны с бета-излучением.

Альфа-излучение представляет собой поток быстро летящих положительно запряженных ядер гелия. Альфа-излучение наблюдается, как правило, у тяжелых радиоактивных элементов (радий, уран и др.). Ионизирующая способность альфа-частицы огромна; на своем пути в воздухе она образует до 150 000—200 000 пар ионов. В то же время проникающая способность альфалучей ничтожна; в воздухе они пробегают до 9 см, в воде и тканях тела — лишь несколько десятков микрон. Лист бумаги или алюминиевая фольга толщиной 0,05 мм задерживает альфа-излучение. Поэтому внешнее облучение альфа-лучами не представляет опасности; достаточно отдалить источник на несколько сантиметров от тела или установить между ними тонкий экран, чтобы излучение было полностью поглощено. Однако при попадании внутрь организма альфа-излучатели вследствие большой ионизирующей силы являются наиболее опасными; вся энергия их излучения поглощается в малом объеме ткани и дает интенсивный эффект. Поэтому при одном и том же количестве поглощенной тканями энергии альфа-излучение дает в 10 раз больший биологический эффект, чем гамма и бета-излучение.

Нейтроны (нейтральные частицы) являются составными частями атомных ядер. Излучение нейтронов имеет место в атомных реакторах, при работе ускорителей элементарных частиц в физических лабораториях и при взрывах атомных бомб. Нейтроны обладают почти такой же проникающей способностью, как и гамма-лучи.

Особенностью действия нейтронов является то, что при облучении ими из некоторых стабильных элементов могут возникать радиоактивные вещества, что называют наведенной радиоактивностью. Так, например, при облучении человека потоком нейтронов фосфор, сера, натрий и некоторые другие элементы, входящие в состав тканей организма, частично превращаются в радиоактивные изотопы и в свою очередь воздействуют на организм.