O sursă radioactivă este o anumită cantitate de radionuclid care emite radiații ionizante. Acesta din urmă include de obicei raze gamma, particule alfa și beta și radiații neutronice.
Rolul surselor
Pot fi folosite pentru iradiere, atunci când radiația îndeplinește o funcție ionizantă, sau ca sursă de radiații metrologice pentru calibrarea procesului și instrumentarului radiometric. Ele sunt, de asemenea, utilizate pentru monitorizarea proceselor industriale, cum ar fi măsurarea grosimii în industria hârtiei și a oțelului. Sursele pot fi sigilate într-un recipient (radiații cu penetrare mare) sau depuse pe o suprafață (radiații cu penetrare scăzută) sau într-un lichid.
Semnificație și aplicare
Ca sursă de radiații, sunt folosite în medicină pentru radioterapie și în industrie pentru radiografie, iradierehrană, sterilizare, combatere a dăunătorilor și reticulare prin iradiere cu PVC.
Radionuclizi
Radionuclizii sunt selectați în funcție de tipul și natura radiației, de intensitatea acesteia și de timpul de înjumătățire. Sursele comune de radionuclizi includ cob alt-60, iridiu-192 și stronțiu-90. Măsurarea cantității de activitate a sursei SI este Becquerel, deși unitatea istorică Curie este încă în uz parțial, de exemplu în SUA, în ciuda faptului că NIST din SUA recomandă cu tărie utilizarea unității SI. Din motive de sănătate, este obligatoriu în UE.
Toată viață
O sursă de radiații trăiește de obicei cu 5 până la 15 ani înainte ca activitatea sa să scadă la un nivel sigur. Cu toate acestea, atunci când sunt disponibili radionuclizi cu perioade lungi de înjumătățire, aceștia pot fi utilizați ca instrumente de calibrare pentru mult mai mult timp.
Închis și ascuns
Multe surse radioactive sunt închise. Aceasta înseamnă că sunt în permanență fie complet conținute în capsulă, fie ferm legate de un solid la suprafață. Capsulele sunt de obicei fabricate din oțel inoxidabil, titan, platină sau alt metal inert. Utilizarea surselor sigilate elimină practic orice risc de dispersare a materialului radioactiv în mediul înconjurător din cauza manipulării necorespunzătoare, dar containerul nu este proiectat pentru a atenua radiațiile, așa că este necesară o ecranare suplimentară pentru protecția împotriva radiațiilor. Cele închise sunt, de asemenea, folosite în aproape toate cazurile în care nueste necesară încorporarea chimică sau fizică într-un lichid sau gaz.
Sursele sigilate sunt clasificate de AIEA în funcție de activitățile lor în legătură cu un obiect radioactiv minim periculos (care poate provoca daune semnificative oamenilor). Raportul utilizat este A/D, unde A este activitatea sursă și D este activitatea periculoasă minimă.
Rețineți că sursele cu un randament radioactiv suficient de scăzut (cum ar fi cele utilizate în detectoarele de fum) pentru a nu dăuna oamenilor nu sunt clasificate.
Capsule
Sursele de capsule, unde radiația provine efectiv dintr-un punct, sunt folosite pentru calibrarea instrumentelor beta, gamma și cu raze X. Recent, acestea au fost nepopulare atât ca obiecte industriale, cât și ca obiecte de studiu.
Arcuri cu plăci
Sunt utilizate pe scară largă pentru calibrarea instrumentelor de contaminare radioactivă. Adică, de fapt, joacă rolul unui fel de contoare miraculoase.
Spre deosebire de o sursă de capsulă, fundalul emis de o sursă de placă trebuie să fie la suprafață pentru a preveni decolorarea sau autoprotecția containerului din cauza naturii materialului. Acest lucru este important în special pentru particulele alfa, care sunt ușor oprite de o masă mică. Curba Bragg arată efectul de amortizare a aerului atmosferic.
Nedeschis
Sursele nedeschise sunt cele care nu se află într-un recipient sigilat permanent și sunt utilizate pe scară largă în scopuri medicale. Se aplică în cazuriatunci când sursa trebuie dizolvată într-un lichid pentru injectare la un pacient sau ingerare. Ele sunt, de asemenea, utilizate în industrie într-un mod similar pentru detectarea scurgerilor ca un trasor radioactiv.
Reciclare și aspecte de mediu
Evacuarea surselor radioactive expirate pune probleme similare cu eliminarea altor deșeuri nucleare, deși într-o măsură mai mică. Sursele uzate de nivel scăzut vor fi uneori suficient de inactive pentru a fi eliminate folosind metode normale de eliminare a deșeurilor, de obicei în gropile de gunoi. Alte metode de eliminare sunt similare cu cele utilizate pentru deșeurile radioactive de nivel superior, utilizând adâncimi diferite de foraj în funcție de activitatea deșeurilor.
Un caz binecunoscut de manipulare neglijentă a unui astfel de obiect a fost un accident în Goiania, care a dus la moartea mai multor persoane.
Radiația de fundal
Radiația de fundal este întotdeauna prezentă pe Pământ. Cea mai mare parte a radiațiilor de fond provine în mod natural din minerale, în timp ce o mică parte provine din elemente create de om. Mineralele radioactive naturale din pământ, sol și apă produc radiații de fond. Corpul uman conține chiar și unele dintre aceste minerale radioactive naturale. Radiația cosmică contribuie și la fondul de radiații din jurul nostru. Pot exista variații mari ale nivelurilor de radiație de fundal naturală de la un loc la altul, precum și schimbări în aceeași locație în timp. Radioizotopii naturali sunt un fundal foarte puternicemițători.
Radiția cosmică
Radiația cosmică provine din particule extrem de energetice de la Soare și stelele care intră în atmosfera Pământului. Adică, aceste corpuri cerești pot fi numite surse de radiații radioactive. Unele particule lovesc solul, în timp ce altele interacționează cu atmosfera, creând diferite tipuri de radiații. Nivelurile cresc pe măsură ce te apropii de un obiect radioactiv, astfel încât cantitatea de radiație cosmică crește de obicei proporțional cu urcarea. Cu cât altitudinea este mai mare, cu atât doza este mai mare. Acesta este motivul pentru care cei care locuiesc în Denver, Colorado (5.280 de picioare) primesc o doză anuală mai mare de radiații de la radiația cosmică decât oricine care trăiește la nivelul mării (0 picioare).
Exploarea uraniului în Rusia rămâne un subiect controversat și „fierbinte”, deoarece această lucrare este extrem de periculoasă. În mod natural, uraniul și toriul găsite în pământ se numesc radionuclizi primari și sunt o sursă de radiații terestre. Urme de uraniu, toriu și produsele lor de degradare pot fi găsite peste tot. Aflați mai multe despre dezintegrarea radioactivă. Nivelurile de radiații terestre variază în funcție de locație, dar zonele cu concentrații mai mari de uraniu și toriu în solurile de suprafață se confruntă de obicei cu niveluri mai mari de doze. Prin urmare, oamenii implicați în exploatarea uraniului din Rusia sunt expuși unui mare risc.
Radiții și oameni
Urme de substanțe radioactive pot fi găsite în corpul uman (în principal potasiu natural-40). Elementul se găsește în alimente, sol și apă, pe care noiAccept. Corpul nostru conține cantități mici de radiații, deoarece organismul metabolizează formele neradioactive și radioactive de potasiu și alte elemente în același mod.
O mică parte din radiația de fundal provine din activitățile umane. Urme de elemente radioactive au fost dispersate în mediul înconjurător ca urmare a testelor de arme nucleare și a unor accidente precum cel care a avut loc la centrala nucleară de la Cernobîl din Ucraina. Reactoarele nucleare eliberează cantități mici de elemente radioactive. Materialele radioactive utilizate în industrie și chiar în unele produse de consum emit, de asemenea, cantități mici de radiații de fond.
Cu toții suntem expuși la radiații în fiecare zi din surse naturale, cum ar fi mineralele din pământ, și surse create de om, cum ar fi razele X medicale. Potrivit Consiliului Național pentru Protecția și Măsurarea Radiațiilor (NCRP), expunerea umană medie anuală la radiații în Statele Unite este de 620 milirems (6,2 milisieverts).
În natură
Substanțele radioactive se găsesc adesea în natură. Unele dintre ele se găsesc în sol, roci, apă, aer și vegetație, din care sunt inhalate și ingerate. Pe lângă această expunere internă, oamenii primesc și expunere externă de la materialele radioactive care rămân în afara corpului și de la radiațiile cosmice din spațiul cosmic. Doza zilnică medie naturală pentru oameni este de aproximativ 2,4 mSv (240 mrem) pe an.
Acesta este de patru ori mai mare decâtexpunerea medie globală la radiații artificiale în lume, care în 2008 a fost de aproximativ 0,6 mrem (60 Rem) pe an. În unele țări bogate, cum ar fi SUA și Japonia, expunerea artificială depășește în medie expunerea naturală datorită accesului mai mare la instrumente medicale specifice. În Europa, expunerea medie a fundalului natural în diferite țări variază de la 2 mSv (200 mrem) pe an în Regatul Unit până la peste 7 mSv (700 mrem) pentru unele grupuri de oameni din Finlanda.
Expunere zilnică
Expunerea din surse naturale este o parte integrantă a vieții de zi cu zi, atât la locul de muncă, cât și în locurile publice. Astfel de expuneri sunt în majoritatea cazurilor de interes public redus sau deloc, dar în anumite situații trebuie luate în considerare măsurile de protecție a sănătății, de exemplu atunci când se lucrează cu minereuri de uraniu și toriu și alte materiale radioactive naturale (NORM). Aceste situații au devenit în centrul atenției agenției în ultimii ani. Și asta, fără a menționa exemplele de accidente cu eliberarea de substanțe radioactive, precum dezastrul de la centrala nucleară de la Cernobîl și de la Fukushima, care i-a obligat pe oamenii de știință și politicieni din întreaga lume să-și reconsidere atitudinea față de „atomul pașnic”.
Radiația Pământului
Radiațiile Pământului includ numai surse care rămân externe corpului. Dar, în același timp, ele continuă să fie surse radioactive periculoase de radiații. Principalii radionuclizi de îngrijorare sunt potasiul, uraniul și toriu, produșii lor de descompunere. Șiunele, cum ar fi radiul și radonul, sunt foarte radioactive, dar apar în concentrații scăzute. Numărul acestor obiecte a fost redus inexorabil de la formarea Pământului. Activitatea actuală de radiație asociată cu prezența uraniului-238 este la jumătate față de cea de la începutul existenței planetei noastre. Acest lucru se datorează timpului său de înjumătățire de 4,5 miliarde de ani, iar pentru potasiu-40 (timp de înjumătățire de 1,25 miliarde de ani) este de doar aproximativ 8% din cel original. Dar în timpul existenței omenirii, cantitatea de radiații a scăzut foarte ușor.
Mulți izotopi cu timpi de înjumătățire mai scurt (și, prin urmare, radioactivitate mare) nu s-au degradat datorită producției lor naturale constante. Exemple în acest sens sunt radiul-226 (produsul de descompunere al toriului-230 în lanțul de descompunere a uraniului-238) și radon-222 (produsul de descompunere al radiului-226 în lanțul respectiv).
Toriu și uraniu
Elementele chimice radioactive toriul și uraniul suferă în cea mai mare parte descompunere alfa și beta și nu sunt ușor de detectat. Acest lucru le face foarte periculoase. Totuși, același lucru se poate spune despre radiația cu protoni. Cu toate acestea, multe dintre derivatele lor laterale ale acestor elemente sunt, de asemenea, emițători gamma puternici. Toriul-232 este detectat cu vârful de 239 keV de la plumb-212, 511, 583 și 2614 keV de la taliu-208 și 911 și 969 keV de la actiniu-228. Elementul chimic radioactiv Uraniu-238 apare ca vârfuri de bismut-214 la 609, 1120 și 1764 keV (vezi același vârf pentru radonul atmosferic). Potasiul-40 este detectat direct prin vârful gamma 1461keV.
Nivelul deasupra mării și a altor corpuri mari de apă tinde să fie aproximativ o zecime din fundalul pământului. În schimb, zonele de coastă (și regiunile din apropierea apei dulce) pot avea o contribuție suplimentară din partea sedimentelor împrăștiate.
Radon
Cea mai mare sursă de radiații radioactive din natură este radonul din aer, un gaz radioactiv eliberat de pe pământ. Radonul și izotopii săi, radionuclizii părinte și produșii de descompunere contribuie la doza respirabilă medie de 1,26 mSv/an (milisievert pe an). Radonul este distribuit inegal și variază în funcție de vreme, astfel încât doze mult mai mari sunt utilizate în multe părți ale lumii unde prezintă un pericol semnificativ pentru sănătate. Concentrații de 500 de ori mai mari decât media mondială au fost găsite în interiorul clădirilor din Scandinavia, Statele Unite, Iran și Republica Cehă. Radonul este un produs de descompunere a uraniului care este relativ comun în scoarța terestră, dar mai concentrat în rocile purtătoare de minereuri împrăștiate în întreaga lume. Radonul se scurge din aceste minereuri în atmosferă sau în apele subterane și, de asemenea, se infiltrează în clădiri. Poate fi inhalat în plămâni împreună cu produsele de carie, unde vor rămâne ceva timp după expunere. Din acest motiv, radonul este clasificat ca o sursă naturală de radiații.
Expunerea la radon
Deși radonul apare în mod natural, efectele sale pot fi crescute sau diminuate de activitățile umane, cum ar fi construirea unei case. Pivniță prost etanșatăO casă bine izolată poate duce la acumularea de radon în casă, punându-și ocupanții în pericol. Construcția pe scară largă a caselor bine izolate și etanșe în țările industrializate din nord a dus la transformarea radonului într-o sursă majoră de radiații de fond în unele comunități din nordul Americii de Nord și Europa. Unele materiale de construcție, cum ar fi betonul ușor cu alaun șist, fosfogips și tuf italian, pot elibera radon dacă conțin radiu și sunt poroase la gaz.
Expunerea la radiații de la radon este indirectă. Radonul are un timp de înjumătățire scurt (4 zile) și se descompune în alte particule solide de nuclizi radioactivi din seria radiului. Aceste elemente radioactive sunt inhalate și rămân în plămâni, provocând expunere prelungită. Astfel, se crede că radonul este a doua cauză de cancer pulmonar după fumat și este responsabil pentru între 15.000 și 22.000 de decese prin cancer pe an numai în SUA. Cu toate acestea, discuția despre rezultatele experimentale opuse este încă în desfășurare.
Majoritatea fondului atmosferic este cauzată de radon și de produșii săi de degradare. Spectrul gamma prezintă vârfuri vizibile la 609, 1120 și 1764 keV, care aparțin bismutului-214, un produs de descompunere a radonului. Fondul atmosferic depinde puternic de direcția vântului și de condițiile meteorologice. Radonul poate fi, de asemenea, eliberat din sol în rafale și apoi să formeze „nori de radon” care pot parcurge zeci de kilometri.
Spațiu fundal
Pământul și toate viețuitoarele de pe el sunt în mod constantbombardat de radiațiile din spațiu. Această radiație constă în principal din ioni încărcați pozitiv, de la protoni la fier, și nuclee mai mari produse în afara sistemului nostru solar. Această radiație interacționează cu atomii din atmosferă, creând un flux de aer secundar, inclusiv raze X, muoni, protoni, particule alfa, pioni, electroni și neutroni.
Doza directă de radiație cosmică provine în principal de la muoni, neutroni și electroni și variază în diferite părți ale lumii, în funcție de câmpul geomagnetic și de altitudine. De exemplu, orașul Denver din Statele Unite (la o altitudine de 1.650 de metri) primește aproximativ de două ori mai multă doză de raze cosmice decât într-un punct la nivelul mării.
Această radiație este mult mai puternică în troposfera superioară, la aproximativ 10 km și, prin urmare, reprezintă o preocupare deosebită pentru membrii echipajului și pasagerii obișnuiți care petrec multe ore pe an în acest mediu. În timpul zborurilor lor, echipajele companiilor aeriene primesc în mod obișnuit o doză profesională suplimentară variind de la 2,2 mSv (220 mrem) pe an la 2,19 mSv/an, conform diverselor studii.
Radiția pe orbită
În mod similar, razele cosmice provoacă o expunere de fundal mai mare pentru astronauți decât pentru oamenii de pe suprafața Pământului. Astronauții care lucrează pe orbite joase, precum angajații stațiilor spațiale internaționale sau ai navetelor, sunt parțial protejați de câmpul magnetic al Pământului, dar suferă și de așa-numita centură Van Allen, care este rezultatul câmpului magnetic al Pământului. În afara orbitei terestre joase, de exempluexperimentată de astronauții Apollo care călătoresc pe Lună, această radiație de fundal este mult mai intensă și reprezintă o barieră semnificativă în calea potențialei viitoare explorări umane pe termen lung a Lunii sau Marte.
Influențele cosmice provoacă și transmutări elementare în atmosferă, în care radiațiile secundare generate de acestea se combină cu nucleele atomice din atmosferă, formând diverși nuclizi. Se pot produce mulți așa-numiți nuclizi cosmogenici, dar probabil cel mai notabil este carbonul-14, care se formează prin interacțiunea cu atomii de azot. Acești nuclizi cosmogeni ajung în cele din urmă la suprafața Pământului și pot fi încorporați în organismele vii. Producția acestor nuclizi variază ușor în timpul metamorfozelor fluxului solar pe termen scurt, dar este considerată practic constantă la scară mare - de la mii la milioane de ani. Producția constantă, încorporarea și timpul de înjumătățire relativ scurt al carbonului-14 sunt principiile utilizate în datarea cu radiocarbon a materialelor biologice antice, cum ar fi artefacte din lemn sau rămășițe umane.
Raze gamma
Radiația cosmică de la nivelul mării apare de obicei ca radiație gamma de 511 keV din anihilarea pozitronilor creată de reacțiile nucleare ale particulelor de în altă energie și raze gamma. La altitudini mari, există și o contribuție din spectrul continuu de bremsstrahlung. Prin urmare, printre oamenii de știință, problema radiației solare și a balanței radiațiilor este considerată foarte importantă.
Radiții în interiorul corpului
Cele mai importante două elemente care alcătuiesc corpul uman, și anume potasiul și carbonul, conțin izotopi care măresc foarte mult doza noastră de radiații de fond. Aceasta înseamnă că pot fi și surse de radiații radioactive.
Elementele și compușii chimici periculoși tind să se acumuleze. Corpul uman mediu conține aproximativ 17 miligrame de potasiu-40 (40K) și aproximativ 24 de nanograme (10-8 g) de carbon-14 (14C) (timp de înjumătățire - 5.730 de ani). Excluzând contaminarea internă cu materiale radioactive externe, aceste două elemente sunt cele mai mari componente ale expunerii interne la componentele biologic funcționale ale corpului uman. Aproximativ 4.000 de nuclee se descompun la 40K pe secundă și același număr la 14C. Energia particulelor beta formate la 40K este de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a particulelor beta formate la 14C.
14C este prezent în corpul uman la aproximativ 3.700 Bq (0,1 µCi) cu un timp de înjumătățire biologic de 40 de zile. Aceasta înseamnă că dezintegrarea 14C produce aproximativ 3.700 de particule beta pe secundă. Aproximativ jumătate din celulele umane conțin un atom de 14C.
Doza internă medie globală de radionuclizi, alții decât radonul și produșii săi de descompunere este de 0,29 mSv/an, din care 0,17 mSv/an la 40K, 0,12 mSv/an provin din seria uraniului și toriu și 12 μSv/ an - de la 14C. De asemenea, este de remarcat faptul că aparatele medicale cu raze X sunt, de asemenea, desradioactiv, dar radiațiile lor nu sunt periculoase pentru oameni.
