Материалы студентам (рефераты, курсовые, дипломные) » Загрязнение и здоровье окружающей среды » Краткий очерк важных для экологии концепций и терминов ядерной физики

Единицы измерений

Для изучения радиационных явлений необходимы два типа измере­ний: I) измерение количества радиоактивного вещества по числу проис­ходящих распадов; 2) измерение дозы излучения в терминах поглощен­ной энергии, которая может вызвать ионизацию и повреждения.

Основной единицей активности служит кюри (Ки), определяемое как такое количество радиоактивного изотопа, в котором каждую секун­ду распадается 3,7-1010 атомов, т. е. происходит 2,2-1012 актов распада в минуту. Реальный вес вещества, соответствующего одному кюри, очень различен у долгоживущих, т. е. медленно распадающихся, и у коротко-живущих, т. е. быстро распадающихся, изотопов. Например, для радия 1 Ки соответствует 1 г, а для только что образовавшегося радиоактивного натрия — гораздо меньшее количество, около 10~7 г! С биологи­ческой точки зрения 1 Ки — активность довольно высокая, и поэтому на практике широко пользуются более мелкими единицами: милликюри (мКи) = 10~3 Ки; микрокюри (мкКи) = 10~6 Ки; нанокюри (нКи) = = 10~9 Ки; пикокюри (пКи) = 1012 Ки. Возможный диапазон активностей так велик, что следует быть очень внимательным к запятым в десятич­ных дробях. Активность, выраженная в кюри, показывает, сколько аль­фа- или бета-частиц или гамма-лучей испускает источник радиоактивности, но это ничего не говорит о действии, которое они производят на организмы, попавшие «под обстрел».

Другой важный аспект излучения — его доза — измеряется в раз­ных шкалах. Наиболее удобной единицей для всех типов излучения слу­жит рад. Один рад — это такая доза излучения, при которой на 1 г тка­ни поглощается 100 эрг энергии. Более старую единицу дозы — рентген (Р) — строго говоря, можно использовать только для гамма- и рентге­новских лучей. Однако, пока речь идет о воздействии на живые орга­низмы, рад и рентген — почти одно и то же. В 1000 раз меньшие еди­ницы, а именно миллирентген (мР) или миллирад (мрад), удобны для измерения тех уровней излучения, которые часто регистрируются в окру­жающей среде. Важно подчеркнуть, что рентген или рад — это единицы суммарной дозы. Доза излучения, полученная в единицу времени, назы­вается интенсивностью дозы. Так, если организм получает 10 мР в час, то суммарная доза за 24 ч составит 240 мР, или 0,240 Р. Как мы уви­дим, очень важное значение имеет время, за которое организм получает данную дозу.

Приборы, используемые для измерения ионизирующего излучения, состоят из двух основных частей: 1) детектора и 2) электронного счетчи­ка. Для измерения бета-частиц обычно используются газовые счетчи­ки, такие, как счетчик Гейгера, а для измерения гамма- и других типов излучения широко применяют твердые или жидкостные сцинтиляционные счетчики (они содержат вещества, которые превращают невидимое излучение в видимое излучение, регистрируемое фотоэлектрической си­стемой).

Радиоактивные изотопы, имеющие важное значение в экологии

Каждому химическому элементу соответствуют разные типы атомов, все они имеют несколько различное строение, некоторые из них радио­активны, другие — нет. Эти варианты элементов называются изотопа­ми. Например, существует несколько изотопов кислорода, несколько изо­топов углерода и т. д. Радиоактивные изотопы нестабильны и при рас­паде превращаются в другие изотопы, испуская при этом излучение. Каждый радиоактивный изотоп характеризуется определенным чис­лом— атомным 'весом и распадается с определенной скоростью. Эту скорость принято называть периодом полураспада. Некоторые радиоак­тивные изотопы, имеющие важное значение для экологии, перечислены в табл. 59. Можно видеть, что 45Са — это радиоактивный изотоп каль­ция; его атомный вес равен 45 и каждые 160 дней он теряет половину своей радиоактивности. Период полураспада — величина, постоянная для данного изотопа (т. е. внешние факторы не влияют' на скорость разрушения); для разных радиоактивных изотопов величина его варьи­рует от нескольких секунд до многих лет. В общем крайне «короткоживущие» радионуклиды не представляют интереса для экологии.