Общие и теоретические сведения. 4.1. Радиационная опасность

Способность некоторых неустойчивых ядер химических элементов самопроизвольно превращаться в ядра других элементов с испусканием различных видов радиационных излучений называется радиоактивностью.

Основной закон радиоактивного распада, выраженный через активность и период полураспада можно представить в виде формулы:

(1)

где А – активность на текущий момент времени t;

А₀ – начальная активность;

t – текущее время;

Т – период полураспада радионуклида.

Единицей активности в системе СИ принят 1 распад/с = 1 Бк (назван Беккерелем в честь французского ученого (1852–1908), открывшего в 1896 г. ес­тественную радиоактивность солей урана). Используют также кратные единицы: 1 ГБк = 10⁹ Бк – гигабеккерель; 1 МБк = 10⁶ Бк – мегабеккерель; 1 кБк = 10³ Бк – килобеккерель и др.

Существует и внесистемная единица Кюри.

За 1Кu принята активность 1г радия-226.

1Кu = 3, 7× 10¹⁰ Бк; 1Бк = 2, 7× 10^–11Кu (9.2)

Используют также кратные единицы: мегакюри 1 МКu = 1× 10⁶ Кu и дольные – милликюри, 1 мКu = 10^–3 Кu; микрокюри, 1 мкКu = 10^–6 Кu.

Удельную, объемную и поверхностную активность можно записать, cоответственно, в виде

А_m = А/m; А_v = А/v; А_s = A/s, (9.3)

где m – масса вещества; v – объем вещества; s – площадь поверхности вещества.

Для пересчета удельной активности в поверхностную и объемную запишем Аm в виде формулы:

А_m = A/m = A/srh = А_s/rh = A_v/r, (9.4)

где r – плотность почвы, принимается в Республике Беларусь равной 1000 кг/м³; h – толщина корнеобитаемого слоя почвы, принимается равной 0, 2 м; s – площадь радиоактивного заражения, м².

Тогда

А_m = 5× 10^–3 А_s; А_m = 10^–3 A_v. (9.5)

В этих формулах выражается: A_s в Бк/м² или Кu/ м²; A_v – в Бк/м³ или Кu/м³. А_m может быть выражена в Бк/кг или Кu/кг.

В ряде случаев, если известна активность радионуклида A можно определить массу m и наоборот, используя формулу

(9.6)

где М – массовое число;

Т– период полураспада;

N _A – число Авогадро.

Гамма-излучение - э лектромагнитное излучение, возникающее при радиоактивном распаде, аннигиляции частиц, возбуждении атомов и их ядер, торможении частиц в электрическом поле.

Не имея массы, гамма-кванты не могут замедляться в среде, а лишь поглощаются или рассеиваются. При прохождении через вещество их энергия не изменяется, но интенсивность излучения уменьшается по следующему закону:

I = I_о · е^{– µх}, (9.7)

где I = Е_γ n/t; n/t – число гамма-квантов, падающих на единицу поверхности в единицу времени (плотность потока гамма-квантов); m– коэффициент поглощения; х – толщина поглотителя (вещества), см; I_о – начальная интенсивность квантов до прохождения поглотителя, МэВ/с.

В формуле (9.7) величину µ можно определить табличным образом. В практических расчетах удобно пользоваться такой величиной, как « толщина слоя половинного ослабления d».

Тогда, формула (9.7) принимает вид

К_осл = 2^х/d.(9.8)

где К_осл – коэффициент ослабления гамма-излучения, проходящего через преграду толщиной х и значением слоя половинного ослабления для данного материала d.

Бета-излучение - поток электронов или позитронов, испускаемых ядрами радиоактивных элементов при их распаде.

Для грубой оценки глубины пробега бета-частиц пользуются приближенными формулами. Одна из них

R_ср/R_возд = r_возд/r_ср, (9.9)

где R_ср – длина пробега в среде;

R_возд – длина пробега в воздухе, R_возд = 450 E_b;

r_возд и r_ср – плотность воздуха и среды соответственно;

E_b – энергия бета-частиц.

Для оценки защиты от гамма-излучения временем и расстоянием обычно используют формулу

, (9.10)

В этой формуле: t_дв – допустимое время работы, ч; Х_дд – допустимая экспозиционная (эквивалентная) доза, бэр; Г – гамма-постоянная.