Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и методы их регистрации. Биологическое действие ионизирующих излучений.

Радиоактивность это самопроизвольный распад неустойчивых ядер, сопровождающихся испусканием других ядер или элементарных частиц.

Радиоактивное излучение состоитиз α, β и γ – лучей.

α – частицы это ядра атомов гелия (). α – излучения слабо отклоняется в электрическом и магнитном полях, обладает малой проникающей способностью. Слой бумаги толщиной 0,1 мм уже является защитой от α – излучения.

β – частицы это поток электронов, движущихся с релятивистскими скоростями ( β – излучения сильно отклоняется в электрическом и магнитном полях, имеет большую проникающую способность. Для защиты от β – излучения используют тонкие экраны из алюминия, стекла и т.д.

γ – лучи это электромагнитные волны с длиной волны от 10^-10 до 10^-13м. На шкале электромагнитных волн γ – излучение следует за рентгеновскими лучами. γ- лучи имеют самую большую проникающую способность. Защитится от них можно достаточно толстым слоем свинца.

Схема α – распада. Т.е. исходящий элемент Х зарядовым числом Z и массовым числом А в результате α – распада превращается в элемент Y, у которого зарядовое число уменьшается на 2, а массовое – на 4. В результате α – распада элемент смещается на 2 позиции к началу периодической таблицы.

Схема β – распада.. При β – распаде массовое число остается неизменным, так как масса электрона пренебрежимо мала по сравнению с атомной единицей массы, а заряд увеличивается на единицу. Таким образом, при β – распаде элемент перемещается на оду позицию к концу периодической таблицы.

В основе биологического действия излучения лежит поглощение энергии, проявляющиеся в ионизации и возбуждении атомов и молекул живой материи. Ионизация является первым звеном в сложной цепи биологического действия радиации. Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры, это все ведет к нарушению ее нормального функционирования, нарушение обмена веществ и в результате гибели клетки. Биологическая степень лучевого поражения растет с увеличением поглощенной дозы излучения. При оценке действия излучения на организм различают внешнее и внутреннее облучение. - частицы проникают в кожу на несколько микрометров и задерживаются роговым слоем эпидермы, не причиняя заметного вреда. - частицы проникают в ткань на несколько миллиметров и значительно поглощаются кожей и подкожной клетчаткой. Чем крупнее и сложнее организм, тем легче он разрушается под действиям излучения. Например: бактерии в тысячи раз устойчивее к ядерным излучениям, чем человек и высокоорганизованные животные. Наиболее восприимчивы к лучевому воздействию быстро развивающиеся клетки: органы размножения, развивающиеся зародыши, гораздо чувствительнее, чем взрослые особи, прорастающие семена.

Воздействие излучений характеризуется дозой облучения.

Экспозиционной дозой облучения называют меру ионизации воздуха, происходящей под действием данного излучения. В системе СИ она выражается в кулонах на килограмм (Кл/кг). Внесистемной единицей является рентген (Р): 1 Р = 2,58 · 10^-4Кл/кг.

Воздействие на организм излучений различен, т.е. при одной и той же дозе D₀ неодинаков. Для оценки опасности излучения вводят k – коэффициент относительной биологической активности. Для рентгеновских лучей, γ – лучей и электронов k = 1; для медленных нейтронов k = 5; для быстрых нейтронов и α – частиц k = 10. Биологическая доза облучения определяется формулой: D_б = k · D₀; Естественный фон радиации для человеческого тела и среды составляет дозу за год 2,5 · 10^-5 Кл/кг. Для лиц людей работающих с излучением, предельно допустима доза за год составляет 1,3 · 10^-3 Кл/кг. Биологическая доза в 0,15 Кл/кг, полученная за короткое время, является смертельной.

Задача. Два одинаковых плоских воздушных конденсатора соединены последовательно. Напряженность поля, при которой в воздухе приходит электрической пробкой, Е=3·10⁶В/м. Какое наибольшее напряжение U можно подать на эту батарею конденсаторов, если расстояние между пластинами конденсатора d=3мм?

3. Задача. Площадь каждой обкладки конденсатора Ѕ=30см², ее заряд Q=1нКл. Определите расстояние d между обкладками конденсатора, если разность потенциалов между ними U=90B. Пространство между обкладками заполнено слюдой (ε=7).