![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом
Ионизация, создаваемая излучением в клетках, приводит к образованию свободных радикалов. Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки. Из-за того, что разные типы ионизирующего излучения обладают разной ЛПЭ, одной и той же поглощённой дозе соответствует разная биологическая эффективность излучения. Поэтому для описания воздействия излучения на живые организмы вводят понятия относительной биологической эффективности (коэффициента качества) излучения по отношению к излучению с низкой ЛПЭ (коэффициент качества фотонного и электронного излучения принимают за единицу) и эквивалентной дозы ионизирующего излучения, численно равной произведению поглощённой дозы на коэффициент качества. После действия излучения на организм в зависимости от дозы могут возникнуть детерминированные и стохастические радиобиологические эффекты. Например, порог появления симптомов острой лучевой болезни у человека составляет 1—2 Зв на всё тело. В отличие от детерминированных, стохастические эффекты не имеют чёткого дозового порога проявления. С увеличением дозы облучения возрастает лишь частота проявления этих эффектов. Проявиться они могут как спустя много лет после облучения (злокачественные новообразования), так и в последующих поколениях (мутации). При прохождении Фотоэффект. Если энергия
Образование пары электрон–позитрон. Процесс образования пар происходит лишь в кулоновском поле частицы, получающей часть энергии и импульса. Образование пар в поле ядра может иметь место, если энергия кванта удовлетворяет соотношению где первый член справа соответствует энергии покоя пары электрон- позитрон, а второй - энергия отдачи ядра. При энергиях гамма-кванта выше ~0.1 МэВ в веществе с малыми значениями Z и выше ~1 МэВ в веществах с большим Z главным механизмом ослабления первичного пучка гамма-квантов становится некогерентное рассеяние фотонов на электронах вещества (эффект Комптона).
1°. В ядерных реакциях на легких ядрах под действием а-частиц был обнаружен нейтрон — важнейшая элементарная частица, входящая в состав всех атомных ядер, кроме ядра обычного водорода (VI.4.1.Г). Впервые нейтрон был получен в реакции превращения бериллия (|Ве) в углерод CSC): JBe + JHe -^iC + in. 2°. Отсутствие у нейтрона электрического заряда, способствует более легкому, чем у заряженных частиц, проникновению нейтронов в атомные ядра. Характер взаимодействия нейтронов с ядрами различен для быстрых и медленных нейтронов. Нейтроны называются быстрыми (быстрые нейтроны), если их скорость и так велика, что соответствующая длина дебройлевской волны нейтронов X=h/mv (VI. 1.1.3°) много меньше радиуса R ядра, т. е. hlmv< ^R, или v^> h/mR. Энергии быстрых нейтронов заключены в пределах от 0, 1 МэВ до 50 МэВ. Если X^R, то нейтроны называются медленными (медленные нейтроны). Энергии медленных нейтронов не превышают 100 кэВ. Медленные нейтроны с энергиями от 0, 025 эВ до 0, 5 эВ называются тепловыми нейтронами. При энергиях, меньших 0, 025 эВ, различают холодные и ультрахолодные нейтроны. 3°. Взаимодействие нейтронов с ядрами состоит, главным образом, либо в упругом рассеянии нейтронов на ядрах, либо в захвате нейтронов ядрами. В веществах, называемых замедлителями (графит, тяжелая вода D aO, HDO, соединения бериллия), быстрые нейтроны рассеиваются на ядрах, и их энергия переходит в энергию теплового движения атомов вещества — замедлителя. В результате нейтроны становятся тепловыми. Их энергии при комнатных температурах составляют примерно 0, 025 эВ. Если энергии тепловых нейтронов совпадают с энергией составного ядра (VI.4.8.9°), происходит резонансное поглощение нейтронов ядрами (резонансный захват нейтронов). Захват нейтронов приводит к искусственной радиоактивности ядер вещества (VI.4.10. Г) и делению ядер (VI.4.11. Г). 4°. Реакции ядер урана с нейтронами привели к созданию химических элементов с зарядовыми числами Z, превышающими 92. Такие химические элементы называются заура- новыми (трансурановые элементы). При резонансном захвате нейтрона наиболее распространенным изотопом ура
на 2slU образуется радиоактивный изотоп урана 2 m U- Он испытывает р_-распад с периодом полураспада 23 минуты и превращается в изотоп трансуранового элемента нептуния 2e? Np: 23 мин Ядро изотопа нептуния ^" Np является ^.-радиоактивным с периодом полураспада 2, 3 дня и превращается в плутоний 2мРи: «ИРТГ^'ЯРи. 2, 3 дня 5°. Плутоний 2eJPu благодаря эффективному делению под действием тепловых нейтронов (VI.4.11.4°) играет важнейшую роль в получении ядерной энергии. Плутоний ^Ри является а-радиоактивным с периодом полураспада 24 ООО лет и превращается в устойчивый изотоп урана ag|U: 239 D m; " й М^Ч „., *■ 92 2, 4- Ю'лет 6°. Ядерная реакция урана ^HU с нейтроном может происходить по другому каналу (VI.4.8.2°) и приводит к созданию изотопа нептуния 2взЙр, являющегося родоначальником одного из радиоактивных семейств (VI.4.5.3°): «и + in — и, *и + 2> n, *IIU %»Np. 6.8 дня Изотоп нептуния ^Np является а-радиоактивным с большим периодом полураспада: 2, 21-10е лет.
|