Радиация — ионизирующее излучение¶

Радиация (от лат. radiatio — «излучение») — потоки частиц или электромагнитных волн, испускаемых атомами и ядрами при радиоактивном распаде, ядерных реакциях или других процессах, а также сам процесс излучения энергии. Термин охватывает как ионизирующее излучение (альфа-, бета-, гамма-излучение, нейтроны), так и более широкий круг неионизирующих излучений (ультрафиолет, рентген, радиоволны), хотя в обиходе и научном контексте под «радиацией» обычно понимают именно ионизирующее излучение.

¶Природа радиации

Радиация возникает, когда нестабильные (радиоактивные) атомы стремятся достичь стабильного состояния, испуская избыточную энергию в виде частиц или электромагнитных квантов. Радиоактивность была открыта в 1896 году французским физиком Анри Беккерелем, обнаружившим, что соли урана вызывают почернение фотопластинок даже в темноте. Термин «радиоактивность» ввели Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри, которые в 1898 году выделили новые радиоактивные элементы — полоний и радий.

¶Виды ионизирующих излучений

Ионизирующие излучения классифицируют по типу излучаемых частиц:

• Альфа-излучение — поток альфа-частиц (ядер гелия-4). Проникающая способность низкая: альфа-частицы останавливаются листом бумаги или верхним слоем кожи, но при попадании внутрь организма (с вдыхаемым воздухом, пищей) наносят значительный урон тканям.
• Бета-излучение — поток электронов или позитронов. Проникает глубже альфа-частиц, останавливается тонким слоем алюминия или плотной одеждой.
• Гамма-излучение — электромагнитные кванты высокой энергии. Не имеет заряда и массы, обладает высокой проникающей способностью; для защиты используются толстые слои свинца, бетона или воды.
• Нейтронное излучение — потоки нейтронов, возникающие при делении ядер, ядерных реакциях и космических процессах. Эффективно тормозятся водородсодержащими материалами (вода, полиэтилен, бетон).

¶Единицы измерения

Для количественной оценки радиации используются несколько величин:

Введённая в 1975 году единица Зиверт (Зв) отражает не только поглощённую энергию, но и биологическую вредность конкретного типа излучения. 1 зиверт = 100 рентген. Ранее использовались также бэр, рентген и рад.

¶Источники радиации

Различают естественные и искусственные источники радиации.

¶Естественные источники

Естественный фоновый радиационный фон формируют космическое излучение, радиоактивные элементы в земной коре (уран, торий, калий-40), радионуклиды в воздухе (радон) и пище. Средняя эффективная доза для жителей Земли составляет около 2,4 мЗв в год, при этом на долю радона приходится около половины. В некоторых регионах с повышенным содержанием радиоактивных минералов в грунте (Керала в Индии, штат Карраско в Бразилии) естественный фон в несколько раз выше среднего.

¶Искусственные источники

К искусственным источникам относятся атомные электростанции, медицинское оборудование (рентгенаппараты, компьютерные томографиографы, радиотерапия), промышленные дефектоскопы, испытания ядерного оружия, аварии на объектах ядерного топливного цикла. На медицинские процедуры приходится существенная доля антропогенной дозы населения развитых стран.

¶Биологическое действие

Ионизирующее излучение, проходя через ткани, ионизирует молекулы воды и органических веществ, разрушая клеточные структуры и ДНК. Последствия дозы зависят от её величины, типа излучения, времени облучения и чувствительности тканей.

• До 0,25 Зв — как правило, без заметных острых эффектов.
• 0,25–1 Зв — возможны временные изменения состава крови.
• 1–6 Зв — лучевая болезнь с поражением кроветворной системы; при отсутствии лечения смертельная доза составляет около 4–6 Зв.
• Более 10 Зв — смерть в течение нескольких дней.

Хроническое облучение малыми дозами повышает риск онкологических заболеваний и генетических нарушений. Наиболее чувствительны к облучению быстро делящиеся клетки: костный мозг, эпителий кишечника, половые клетки.

¶Дозиметрия и защита

Измерение радиации выполняется с помощью дозиметров и радиометров. Основные принципы защиты от радиации сформулированы в виде трёх правил:

1. Время — сокращение времени пребывания в зоне облучения.
2. Расстояние — увеличение расстояния до источника (интенсивность убывает обратно квадратично).
3. Экранирование — использование защитных материалов, подобранных под тип излучения.

¶Радиация в природе и технике

Радиоактивный распад лежит в основе методов радиодатирования (углеродный метод, калий-аргоновый метод), позволяющих определять возраст горных пород и артефактов. Делящиеся материалы (уран-235, плутоний-239) используются в ядерных реакторах для выработки энергии и в ядерном оружии. В медицине радиоактивные изотопы применяются для диагностики (сцинтиграфия, ПЭТ) и лечения онкологических заболеваний (радиотерапия, радионуклидная терапия).

¶См. также

• Радиоактивность
• Радиационная авария
• Чернобыльская авария
• Лучевая болезнь

¶Источники

• Беккерель А. О лучах, испускаемых ураном (1896)
• Кюри М., Кюри П. Работы по радиоактивности
• ГОСТ Р 21.101-2020. Основные требования к проектной и рабочей документации (разделы радиационной безопасности)
• МКРЗ — Международная комиссия по радиологической защите, публикации по дозовым пределам
• Справочник по радиационной защите, под ред. Л.А. Ильина