كم عدد أنواع الإشعاعات المؤينة الموجودة؟ إشعاعات أيونية

الإشعاع المؤين (IR) -تدفقات الجسيمات الأولية (الإلكترونات والبوزيترونات والبروتونات والنيوترونات) وكميات الطاقة الكهرومغناطيسية، التي يؤدي مرورها عبر المادة إلى التأين (تكوين أيونات قطبية معاكسة) وإثارة ذراتها وجزيئاتها. التأين -تحويل الذرات أو الجزيئات المحايدة إلى جسيمات مشحونة كهربائيًا - الأيونات bII تصل إلى الأرض على شكل أشعة كونية، تنشأ نتيجة للتحلل الإشعاعي للنوى الذرية (جسيمات απ β، γ- والأشعة السينية)، يتم إنشاؤها بشكل مصطنع في مسرعات الجسيمات المشحونة. من الأمور ذات الأهمية العملية الأنواع الأكثر شيوعًا للأشعة تحت الحمراء - تدفقات جسيمات a و β والأشعة السينية والأشعة السينية وتدفق النيوترونات.

إشعاع ألفا(أ) – تدفق الجسيمات الموجبة الشحنة – نوى الهيليوم. حاليًا، هناك أكثر من 120 نواة مشعة اصطناعية وطبيعية معروفة، والتي عند انبعاث جسيم ألفا تفقد بروتونين ونيوترونين. سرعة الجسيمات أثناء الاضمحلال هي 20 ألف كيلومتر في الثانية. في الوقت نفسه، تتمتع جسيمات ألفا بأقل قدرة على الاختراق، حيث يبلغ طول مسارها (المسافة من المصدر إلى الامتصاص) في الجسم 0.05 مم، وفي الهواء - 8-10 سم، ولا يمكنها حتى المرور عبر ورقة. لكن كثافة التأين لكل وحدة النطاق كبير جدًا (بمقدار 1 سم يصل إلى عشرات الآلاف من الأزواج)، لذا فإن هذه الجزيئات لديها القدرة التأينية الأكبر وهي خطيرة داخل الجسم.

إشعاع بيتا(β) – تدفق الجزيئات سالبة الشحنة. حاليًا، هناك حوالي 900 نظير مشع بيتا معروف. كتلة جسيمات بيتا أقل بعشرات الآلاف من المرات من جسيمات ألفا، لكنها تتمتع بقدرة اختراق أكبر. سرعتها 200-300 ألف كيلومتر في الثانية. يبلغ طول مسار التدفق من المصدر في الهواء 1800 سم، وفي الأنسجة البشرية 2.5 سم، ويتم الاحتفاظ بجسيمات بيتا بالكامل بواسطة مواد صلبة (لوحة ألومنيوم 3.5 مم، زجاج عضوي)؛ قدرتها التأينية أقل بـ 1000 مرة من قدرة جسيمات ألفا.

أشعة غاما(γ) - الإشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجي من 1 · 10 -7 م إلى 1 · 10 -14 م؛ تنبعث عندما تتباطأ الإلكترونات السريعة في المادة. ويحدث أثناء تحلل معظم المواد المشعة، وله قوة اختراق كبيرة؛ يسافر بسرعة الضوء. في المجالات الكهربائية والمغناطيسية، لا تنحرف أشعة جاما. يتمتع هذا الإشعاع بقدرة تأين أقل من إشعاع أ وبيتا، نظرًا لأن كثافة التأين لكل وحدة طول منخفضة جدًا.

الأشعة السينيةيمكن الحصول عليها في أنابيب الأشعة السينية الخاصة، في مسرعات الإلكترون، أثناء تباطؤ الإلكترونات السريعة في المادة وأثناء انتقال الإلكترونات من أغلفة الإلكترون الخارجية للذرة إلى الأغلفة الداخلية، عندما يتم إنشاء الأيونات. تتمتع الأشعة السينية، مثل إشعاع جاما، بقدرة تأين منخفضة، ولكن عمق اختراقها كبير.

النيوترونات -الجسيمات الأولية للنواة الذرية كتلتها أقل بأربع مرات من كتلة جسيمات ألفا. مدة حياتهم حوالي 16 دقيقة. النيوترونات ليس لها شحنة كهربائية. يبلغ طول مسار النيوترونات البطيئة في الهواء حوالي 15 مترًا، وفي البيئة البيولوجية - 3 سم؛ للنيوترونات السريعة - 120 م و 10 سم على التوالي، والأخيرة لديها قدرة اختراق عالية وتشكل الخطر الأكبر.

هناك نوعان من الإشعاعات المؤينة:

جسيمية، تتكون من جسيمات ذات كتلة سكون تختلف عن الصفر (إشعاع ألفا وبيتا وإشعاع نيوتروني)؛

الكهرومغناطيسي (الأشعة السينية والأشعة السينية) - بطول موجي قصير جدًا.

لتقييم تأثير الإشعاعات المؤينة على أية مواد وكائنات حية يتم استخدام كميات خاصة - جرعات الإشعاع.السمة الرئيسية لتفاعل الإشعاعات المؤينة والبيئة هي تأثير التأين. في الفترة الأولى من تطوير قياس الجرعات الإشعاعية، كان من الضروري في أغلب الأحيان التعامل مع إشعاع الأشعة السينية المنتشر في الهواء. ولذلك، تم استخدام درجة تأين الهواء في أنابيب أو أجهزة الأشعة السينية كمقياس كمي للمجال الإشعاعي. يسمى القياس الكمي الذي يعتمد على كمية تأين الهواء الجاف عند الضغط الجوي العادي، والذي يسهل قياسه، بجرعة التعرض.

جرعة التعرضيحدد القدرة المؤينة للأشعة السينية وأشعة جاما ويعبر عن طاقة الإشعاع المحولة إلى طاقة حركية للجسيمات المشحونة لكل وحدة كتلة من الهواء الجوي. جرعة التعرض هي نسبة الشحنة الإجمالية لجميع الأيونات التي لها نفس الإشارة في حجم أولي من الهواء إلى كتلة الهواء في هذا الحجم. وحدة جرعة التعرض في النظام الدولي للوحدات (SI) هي الكولوم مقسومًا على كيلوجرام (C/kg). الوحدة غير النظامية هي الرونتجن (R). 1 C/kg = 3880 R. عند توسيع نطاق الأنواع المعروفة من الإشعاعات المؤينة ومجالات تطبيقها، تبين أنه لا يمكن تحديد قياس تأثير الإشعاعات المؤينة على مادة ما بسهولة بسبب التعقيد والتنوع من العمليات التي تحدث في هذه الحالة. وأهمها، التي تؤدي إلى حدوث تغيرات فيزيائية وكيميائية في المادة المشععة ويؤدي إلى تأثير إشعاعي معين، هو امتصاص المادة لطاقة الإشعاع المؤين. ونتيجة لذلك، نشأ مفهوم الجرعة الممتصة.

الجرعة الممتصةيوضح مقدار الطاقة الإشعاعية الممتصة لكل وحدة كتلة من أي مادة مشععة، ويتم تحديدها بنسبة الطاقة الممتصة من الإشعاع المؤين إلى كتلة المادة. وحدة قياس الجرعة الممتصة في نظام SI هي الرمادي (Gy). 1 Gy هي الجرعة التي يتم عندها نقل 1 J من طاقة الإشعاع المؤين إلى كتلة 1 كجم، والوحدة الخارجية للجرعة الممتصة هي الراد. 1 جراي = 100 راد. أظهرت دراسة العواقب الفردية لتشعيع الأنسجة الحية أنه مع نفس الجرعات الممتصة، تنتج أنواع مختلفة من الإشعاع آثارًا بيولوجية غير متساوية على الجسم. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الجسيم الأثقل (على سبيل المثال، البروتون) ينتج المزيد من الأيونات لكل وحدة مسار في الأنسجة مقارنة بالجسيم الأخف (على سبيل المثال، الإلكترون). بالنسبة لنفس الجرعة الممتصة، كلما زاد التأثير المدمر البيولوجي الإشعاعي، زادت كثافة التأين الناتج عن الإشعاع. ولأخذ هذا التأثير في الاعتبار، تم تقديم مفهوم الجرعة المكافئة.

جرعة مكافئةيتم حسابه بضرب قيمة الجرعة الممتصة بمعامل خاص - معامل الفعالية البيولوجية النسبية (RBE) أو معامل الجودة. وترد في الجدول قيم المعامل لأنواع مختلفة من الإشعاع. 7.

الجدول 7

معامل الفعالية البيولوجية النسبية لمختلف أنواع الإشعاع

وحدة SI للجرعة المكافئة هي السيفرت (Sv). قيمة 1 سيفرت تساوي الجرعة المكافئة لأي نوع من الإشعاع الممتص في 1 كجم من الأنسجة البيولوجية وتخلق نفس التأثير البيولوجي مثل الجرعة الممتصة البالغة 1 جراي من إشعاع الفوتون. الوحدة غير النظامية لقياس الجرعة المكافئة هي الريم (المعادل البيولوجي للراد). 1 سيفرت = 100 ريم. بعض الأعضاء والأنسجة البشرية أكثر حساسية لتأثيرات الإشعاع من غيرها: على سبيل المثال، عند تناول نفس الجرعة المكافئة، من المرجح أن يحدث السرطان في الرئتين أكثر من الغدة الدرقية، ويكون تشعيع الغدد التناسلية خطيرًا بشكل خاص بسبب خطر الضرر الجيني. ولذلك يجب مراعاة الجرعات الإشعاعية لمختلف الأعضاء والأنسجة بمعاملات مختلفة، وهو ما يسمى بمعامل الخطر الإشعاعي. نحصل على ضرب قيمة الجرعة المكافئة في معامل خطر الإشعاع المقابل وجمع جميع الأنسجة والأعضاء جرعة فعالة,مما يعكس التأثير الكلي على الجسم. يتم إنشاء المعاملات المرجحة تجريبيا ويتم حسابها بطريقة يكون مجموعها للكائن الحي بأكمله هو الوحدة. وحدات الجرعة الفعالة هي نفس وحدات الجرعة المكافئة. ويقاس أيضًا بالسيفرت أو الريم.

الإشعاع المؤين عبارة عن مزيج من أنواع مختلفة من الجسيمات الدقيقة والمجالات الفيزيائية التي لديها القدرة على تأين مادة ما، أي تكوين جزيئات مشحونة كهربائيًا فيها - أيونات. هناك عدة أنواع من الإشعاعات المؤينة: إشعاع ألفا، وبيتا، وغاما، والإشعاع النيوتروني.

إشعاع ألفا

يتضمن تكوين جسيمات ألفا موجبة الشحنة بروتونين ونيوترونين يشكلان جزءًا من نواة الهيليوم. تتشكل جسيمات ألفا أثناء اضمحلال نواة الذرة ويمكن أن يكون لها طاقة حركية أولية تتراوح من 1.8 إلى 15 ميجا فولت. السمات المميزة لإشعاع ألفا هي قدرة التأين العالية والاختراق المنخفض. عند التحرك، تفقد جزيئات ألفا طاقتها بسرعة كبيرة، وهذا يسبب حقيقة أنها لا تكفي حتى للتغلب على الأسطح البلاستيكية الرقيقة. بشكل عام، التعرض الخارجي لجسيمات ألفا، إذا لم تأخذ في الاعتبار جسيمات ألفا عالية الطاقة التي يتم الحصول عليها باستخدام مسرع، لا يسبب أي ضرر للإنسان، ولكن اختراق الجسيمات في الجسم يمكن أن يشكل خطرا على الصحة، لأن ألفا النويدات المشعة لها نصف عمر طويل ولها تأين قوي. في حالة ابتلاعها، يمكن أن تكون جسيمات ألفا في كثير من الأحيان أكثر خطورة من إشعاع بيتا وغاما.

إشعاع بيتا

تتشكل جسيمات بيتا المشحونة، التي تقارب سرعتها سرعة الضوء، نتيجة اضمحلال بيتا. تتمتع أشعة بيتا بقدرة اختراق أكبر من أشعة ألفا - فهي يمكن أن تسبب تفاعلات كيميائية وتألق وتأين غازات ولها تأثير على لوحات التصوير الفوتوغرافي. كحماية ضد تدفق جسيمات بيتا المشحونة (بطاقة لا تزيد عن 1 ميغا إلكترون فولت)، سيكون كافياً استخدام صفيحة ألومنيوم عادية بسمك 3-5 مم.

إشعاع الفوتون: أشعة جاما والأشعة السينية

يشمل إشعاع الفوتون نوعين من الإشعاع: الأشعة السينية (يمكن أن تكون bremsstrahlung ومميزة) وإشعاع جاما.

النوع الأكثر شيوعًا من إشعاع الفوتون هو جسيمات جاما عالية الطاقة جدًا وذات الطول الموجي القصير جدًا، وهي عبارة عن تيار من الفوتونات عالية الطاقة عديمة الشحنة. على عكس أشعة ألفا وبيتا، فإن جسيمات جاما لا تنحرف عن طريق المجالات المغناطيسية والكهربائية ولها قوة اختراق أكبر بكثير. بكميات معينة ولفترة معينة من التعرض لأشعة جاما يمكن أن تسبب مرض الإشعاع وتؤدي إلى أنواع مختلفة من السرطان. فقط العناصر الكيميائية الثقيلة مثل الرصاص واليورانيوم المنضب والتنغستن يمكنها منع انتشار تدفق جزيئات جاما.

الإشعاع النيوتروني

يمكن أن يكون مصدر الإشعاع النيوتروني هو التفجيرات النووية والمفاعلات النووية والمختبرات والمنشآت الصناعية. النيوترونات نفسها هي جزيئات محايدة كهربائيًا وغير مستقرة (عمر النصف للنيوترون الحر حوالي 10 دقائق)، والتي تتميز، بسبب عدم وجود شحنة بها، بقدرة اختراق عالية مع درجة ضعيفة من التفاعل مع المادة. يعد الإشعاع النيوتروني خطيرًا للغاية، لذلك يتم استخدام عدد من المواد الخاصة التي تحتوي بشكل أساسي على الهيدروجين للحماية منه. من الأفضل امتصاص الإشعاع النيوتروني بواسطة الماء العادي والبولي إيثيلين والبارافين ومحاليل هيدروكسيدات المعادن الثقيلة.

كيف يؤثر الإشعاع المؤين على المواد؟

جميع أنواع الإشعاعات المؤينة لها تأثير على المواد المختلفة بدرجة أو بأخرى، لكنه يكون أكثر وضوحا في جسيمات جاما والنيوترونات. وبالتالي، مع التعرض لفترات طويلة، يمكنهم تغيير خصائص المواد المختلفة بشكل كبير، وتغيير التركيب الكيميائي للمواد، وتأين العوازل ويكون لها تأثير مدمر على الأنسجة البيولوجية. لن يسبب إشعاع الخلفية الطبيعية ضررًا كبيرًا لأي شخص، ومع ذلك، عند التعامل مع المصادر الاصطناعية للإشعاع المؤين، يجب أن تكون حذرًا للغاية وتتخذ جميع التدابير اللازمة لتقليل مستوى التعرض للإشعاع على الجسم.

الإشعاع الإشعاعي (أو الإشعاع المؤين) هو الطاقة التي تطلقها الذرات على شكل جزيئات أو موجات ذات طبيعة كهرومغناطيسية. ويتعرض البشر لمثل هذا التعرض من خلال المصادر الطبيعية والبشرية.

لقد مكنت الخصائص المفيدة للإشعاع من استخدامه بنجاح في الصناعة والطب والتجارب العلمية والبحثية والزراعة وغيرها من المجالات. لكن مع انتشار هذه الظاهرة، نشأ خطر على صحة الإنسان. جرعة صغيرة من الإشعاع المشع يمكن أن تزيد من خطر الإصابة بأمراض خطيرة.

الفرق بين الإشعاع والنشاط الإشعاعي

الإشعاع بالمعنى الواسع يعني الإشعاع، أي انتشار الطاقة على شكل موجات أو جسيمات. ينقسم الإشعاع الإشعاعي إلى ثلاثة أنواع:

• إشعاع ألفا – تدفق نوى الهيليوم-4؛
• إشعاع بيتا – تدفق الإلكترونات؛
• إشعاع جاما هو تيار من الفوتونات عالية الطاقة.

تعتمد خصائص الإشعاع الإشعاعي على طاقته وخصائص نقله ونوع الجسيمات المنبعثة.

يمكن أن يتأخر إشعاع ألفا، وهو عبارة عن تيار من الجسيمات ذات الشحنة الموجبة، بسبب الهواء الكثيف أو الملابس. هذا النوع عمليا لا يخترق الجلد، ولكن عندما يدخل الجسم، على سبيل المثال، من خلال الجروح، فهو خطير للغاية وله تأثير ضار على الأعضاء الداخلية.

يحتوي إشعاع بيتا على طاقة أكبر - حيث تتحرك الإلكترونات بسرعات عالية وتكون صغيرة الحجم. ولذلك، فإن هذا النوع من الإشعاع يخترق الملابس الرقيقة والجلد إلى عمق الأنسجة. يمكن حماية إشعاع بيتا باستخدام لوح ألومنيوم يبلغ سمكه بضعة ملليمترات أو لوح خشبي سميك.

إشعاع جاما هو إشعاع عالي الطاقة ذو طبيعة كهرومغناطيسية وله قدرة اختراق قوية. للحماية منها، تحتاج إلى استخدام طبقة سميكة من الخرسانة أو صفيحة من المعادن الثقيلة مثل البلاتين والرصاص.

تم اكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي عام 1896. تم هذا الاكتشاف من قبل الفيزيائي الفرنسي بيكريل. النشاط الإشعاعي هو قدرة الأشياء والمركبات والعناصر على إصدار الإشعاعات المؤينة، أي الإشعاع. وسبب هذه الظاهرة هو عدم استقرار النواة الذرية، التي تطلق الطاقة أثناء الاضمحلال. هناك ثلاثة أنواع من النشاط الإشعاعي:

• طبيعي - نموذجي للعناصر الثقيلة التي يزيد رقمها التسلسلي عن 82؛
• اصطناعي - بدأ على وجه التحديد بمساعدة التفاعلات النووية؛
• مستحث - خاصية للأشياء التي تصبح في حد ذاتها مصدرًا للإشعاع إذا تعرضت للإشعاع بشدة.

تسمى العناصر المشعة بالنويدات المشعة. وتتميز كل واحدة منها بما يلي:

• نصف الحياة؛
• نوع الإشعاع المنبعث
• الطاقة الإشعاعية
• وغيرها من الخصائص.

مصادر الإشعاع

يتعرض جسم الإنسان بانتظام للإشعاعات المشعة. ما يقرب من 80٪ من المبلغ الذي يتم تلقيه كل عام يأتي من الأشعة الكونية. يحتوي الهواء والماء والتربة على 60 عنصرًا مشعًا تعتبر مصادر للإشعاع الطبيعي. يعتبر المصدر الطبيعي الرئيسي للإشعاع هو غاز الرادون الخامل المنبعث من الأرض والصخور. تدخل النويدات المشعة أيضًا جسم الإنسان عن طريق الطعام. بعض الإشعاعات المؤينة التي يتعرض لها الناس تأتي من مصادر من صنع الإنسان، تتراوح من مولدات الكهرباء النووية والمفاعلات النووية إلى الإشعاع المستخدم في العلاج الطبي والتشخيص. اليوم، المصادر الاصطناعية الشائعة للإشعاع هي:

• المعدات الطبية (المصدر الرئيسي للإشعاع البشري)؛
• صناعة الكيمياء الإشعاعية (استخراج وإثراء الوقود النووي ومعالجة النفايات النووية واستعادتها)؛
• النويدات المشعة المستخدمة في الزراعة والصناعات الخفيفة؛
• حوادث محطات الكيمياء الإشعاعية والانفجارات النووية والانبعاثات الإشعاعية
• مواد بناء.

بناءً على طريقة اختراق الجسم، ينقسم التعرض للإشعاع إلى نوعين: داخلي وخارجي. هذا الأخير نموذجي للنويدات المشعة المنتشرة في الهواء (الهباء الجوي والغبار). يصيبون بشرتك أو ملابسك. وفي هذه الحالة، يمكن إزالة مصادر الإشعاع عن طريق غسلها. يسبب الإشعاع الخارجي حروقًا في الأغشية المخاطية والجلد. في النوع الداخلي، تدخل النويدات المشعة إلى مجرى الدم، على سبيل المثال عن طريق الحقن في الوريد أو من خلال الجرح، ويتم إزالتها عن طريق الإفراز أو العلاج. مثل هذا الإشعاع يثير الأورام الخبيثة.

تعتمد الخلفية المشعة بشكل كبير على الموقع الجغرافي - في بعض المناطق يمكن أن يتجاوز مستوى الإشعاع المتوسط ​​بمئات المرات.

تأثير الإشعاع على صحة الإنسان

يؤدي الإشعاع الإشعاعي بسبب تأثيره المؤين إلى تكوين الجذور الحرة في جسم الإنسان - وهي جزيئات عدوانية نشطة كيميائيًا تسبب تلف الخلايا وموتها.

خلايا الجهاز الهضمي والجهاز التناسلي والمكونة للدم حساسة بشكل خاص لها. يعطل الإشعاع الإشعاعي عملهم ويسبب الغثيان والقيء وخلل في الأمعاء والحمى. من خلال التأثير على أنسجة العين، يمكن أن يؤدي إلى إعتام عدسة العين الإشعاعي. وتشمل عواقب الإشعاعات المؤينة أيضًا أضرارًا مثل تصلب الأوعية الدموية، وتدهور المناعة، وتلف الجهاز الوراثي.

يتمتع نظام نقل البيانات الوراثية بتنظيم جيد. يمكن للجذور الحرة ومشتقاتها أن تعطل بنية الحمض النووي، وهو حامل المعلومات الوراثية. وهذا يؤدي إلى طفرات تؤثر على صحة الأجيال اللاحقة.

يتم تحديد طبيعة تأثيرات الإشعاع الإشعاعي على الجسم من خلال عدد من العوامل:

• نوع الإشعاع
• شدة الإشعاع
• الخصائص الفردية للجسم.

قد لا تظهر آثار الإشعاع الإشعاعي على الفور. في بعض الأحيان تصبح عواقبه ملحوظة بعد فترة طويلة من الزمن. علاوة على ذلك، فإن جرعة واحدة كبيرة من الإشعاع أكثر خطورة من التعرض لجرعات صغيرة على المدى الطويل.

وتتميز كمية الإشعاع الممتصة بقيمة تسمى سيفرت (Sv).

• لا يتجاوز إشعاع الخلفية الطبيعي 0.2 ملي سيفرت/ساعة، وهو ما يعادل 20 ميكرورونتجينس في الساعة. عند تصوير الأسنان بالأشعة السينية، يتلقى الشخص 0.1 ملي سيفرت.

• الجرعة المميتة هي 6-7 سيفرت.

تطبيق الإشعاع المؤين

يستخدم الإشعاع الإشعاعي على نطاق واسع في التكنولوجيا والطب والعلوم والصناعات العسكرية والنووية وغيرها من مجالات النشاط البشري. تكمن هذه الظاهرة في أجهزة مثل كاشفات الدخان، ومولدات الطاقة، وأجهزة إنذار التجمد، ومؤينات الهواء.

في الطب، يُستخدم الإشعاع الإشعاعي في العلاج الإشعاعي لعلاج السرطان. لقد مكّن الإشعاع المؤين من إنتاج مستحضرات صيدلانية إشعاعية. بمساعدتهم ، يتم إجراء الفحوصات التشخيصية. تعتمد أدوات تحليل تركيبة المركبات والتعقيم على الإشعاع المؤين.

كان اكتشاف الإشعاع المشع ثوريًا دون مبالغة - حيث أدى استخدام هذه الظاهرة إلى رفع الإنسانية إلى مستوى جديد من التطور. ومع ذلك، فقد تسبب هذا أيضًا في تهديد البيئة وصحة الإنسان. وفي هذا الصدد، يعد الحفاظ على السلامة الإشعاعية مهمة مهمة في عصرنا.

إشعاعات أيونية – الإشعاع الذي ينشأ أثناء التحلل الإشعاعي والتحولات النووية وتثبيط الجزيئات المشحونة في المادة وتشكل أيونات ذات علامات مختلفة عند التفاعل مع البيئة.

يجمع مفهوم الإشعاع المؤين بين أنواع الإشعاع التي تختلف في طبيعتها الفيزيائية. وجه التشابه بينهما هو أنهما يتمتعان بطاقة عالية، ويدركان تأثيرهما البيولوجي من خلال تأثيرات التأين وما يتبعه من تطور التفاعلات الكيميائية في التركيب البيولوجي للخلية، مما قد يؤدي إلى موتها. الإشعاعات المؤينة لا تدركها حواس الإنسان، ولا نشعر بتأثيرها على أجسادنا.

أهم خصائص الإشعاعات المؤينة هي قدرتها على الاختراق وتأثيرها المؤين.

وتجدر الإشارة إلى أن درجة خطورة نوع معين من الإشعاع تتحدد من خلال قدرته على الاختراق.

تتمتع الجسيمات المنبعثة والإشعاع الكهرومغناطيسي بالطاقة والزخم وقادرة على التفاعل مع المادة واختراق أي جسم إلى عمق معين.

يؤدي الإشعاع المؤين عند تفاعله مع المواد الحية وغير الحية إلى تأين ذرات وجزيئات المادة وبالتالي يكون له تأثير كيميائي. تُستخدم هذه الخاصية لكشف وتسجيل الإشعاع.

يؤدي الإشعاع المؤين عند تعرضه لبعض المواد الصلبة والسائلة إلى توهجها (التألق)، وهو ما يستخدم أيضًا على نطاق واسع لتسجيل الإشعاع.

بالإضافة إلى ذلك، فقد ثبت أن الإشعاع المؤين له تأثير بيولوجي معين، على سبيل المثال، يمكن أن يسبب تغييرات في التكوين المكاني للبروتين، وبالتالي تعطيل وظائفه البيولوجية، وما إلى ذلك.

تتكون الإشعاعات المؤينة من جسيمات مشحونة وغير مشحونة، وتشمل أيضًا الفوتونات، وتنقسم إلى نوعين:

جسيمية – α، β، نيوترون؛

الكم أو الكهرومغناطيسي - γ والأشعة السينية.

إشعاع ألفاهو تيار من الجزيئات الثقيلة المشحونة إيجابيا. وهي أثقل بـ 7300 مرة من جزيئات بيتا. بحكم طبيعتها الفيزيائية، جسيمات ألفا هي نواة ذرة الهيليوم وتتكون من بروتونين ونيوترونين. تنبعث هذه الجسيمات أثناء التحلل الإشعاعي لعناصر معينة يزيد عددها الذري عن 92. ونظرًا لكتلتها الكبيرة، تفقد هذه الجسيمات طاقتها بسرعة عند التفاعل مع المادة.

يتمتع إشعاع ألفا بتأثير مؤين قوي (يشكل عشرات الآلاف من أزواج الأيونات على مسافة 1 سم)، لكن قدرته على الاختراق ضئيلة. ولا يتجاوز نطاق جزيئات ألفا في الهواء 10 سم، وعندما يتعرض الشخص للإشعاع، فإنها تخترق إلى عمق الطبقة السطحية من الجلد. وبالتالي، في حالة التشعيع الخارجي، للحماية من الآثار الضارة لجسيمات ألفا، يكفي استخدام ملابس عادية أو قطعة من الورق. يبدو أنها لا تشكل تهديدا خطيرا لصحة الإنسان. ومع ذلك، فإن قدرتها التأينية العالية تجعلها خطيرة للغاية إذا دخل المصدر إلى جسم الإنسان مع الطعام أو الماء أو الهواء. في هذه الحالة، يكون للإشعاع تأثير مدمر للغاية بسبب امتصاصه من قبل الأعضاء الداخلية.

β-الإشعاعهو تيار من الإلكترونات أو البوزيترونات المنبعثة أثناء الاضمحلال الإشعاعي. التأثير المؤين لهذه الجسيمات أقل من تأثير جسيمات ألفا، وقدرتها على الاختراق أكبر بكثير. تعتمد مسافة سفر جسيمات بيتا على طاقتها. يمكن أن يصل ارتفاعه في الهواء إلى 3 أمتار أو أكثر، وفي الماء والأنسجة البيولوجية - حتى 2 سم، والملابس الشتوية تحمي الجسم من إشعاعات بيتا الخارجية. ومع ذلك، يمكن أن تتشكل حروق إشعاعية بدرجات متفاوتة من الشدة على أسطح الجلد المكشوفة، ويمكن أن يتطور إعتام عدسة العين الإشعاعي إذا لامس عدسة العين. عندما تدخل مصادر إشعاع بيتا إلى الجسم، يحدث تشعيع داخلي، مما قد يؤدي إلى أضرار إشعاعية شديدة.

الإشعاع النيوترونييمثل جسيمات محايدة لا تحمل شحنة كهربائية. ويؤدي نقص الشحنة الكهربائية في هذه الجسيمات إلى تفاعلها المباشر مع النوى الذرية، مما يسبب تفاعلات نووية. عند تقييم حالة الطوارئ الإشعاعية، يمكن أن يلعب الإشعاع النيوتروني دورًا مهمًا لأنه يتمتع بقدرة اختراق كبيرة. وتعتمد طبيعة وشدة التفاعلات النيوترونية النووية وقدرة اختراق هذه الجسيمات على الطاقة الإشعاعية التي تتباين بشكل كبير. السمة المميزة للنيوترونات هي قدرتها على تحويل ذرات العناصر المستقرة إلى نظائرها المشعة، مما يزيد بشكل حاد من خطر تشعيع النيوترونات. تستخدم المواد المحتوية على الهيدروجين أو المواد الخفيفة كمهدئات للنيوترونات: الماء والكربون والبارافين.

γ الإشعاعهو الإشعاع الكهرومغناطيسي قصير الموجة المنبعث أثناء التحولات النووية. وهو يشبه بطبيعته الأنواع الأخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي - الضوء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية. ولهذا الإشعاع قدرة اختراق عالية وكلما قصر الطول الموجي زادت قدرته على الاختراق. يتجاوز نطاق الكميات في الهواء عشرات وحتى مئات الأمتار. يخترق الإشعاع طبقة من الرصاص يبلغ سمكها عدة سنتيمترات ويمكن أن يمر عبر جسم الإنسان. ويمثل الخطر الرئيسي مصدر الإشعاع الخارجي. يتم استخدام الشاشات المصنوعة من مواد ذات كتلة ذرية عالية وكثافة عالية: الرصاص والتنغستن بشكل فعال كحماية ضد إشعاع جاما. الشاشات الثابتة مصنوعة من الخرسانة.

الأشعة السينيةتحتل المنطقة الطيفية بين γ – والأشعة فوق البنفسجية (الطول الموجي 10¯9 - 10¯¹² م) وتتشكل أثناء تشغيل الأجهزة والأجهزة المقابلة. وله خصائص مثل الانعكاس والانكسار وطاقته منخفضة. قدرته العالية على الاختراق جعلت من الممكن استخدامه في الطب.

يمتص جسم الإنسان طاقة الإشعاعات المؤينة، وتعتمد درجة الضرر الإشعاعي على كمية الطاقة الممتصة. ولا يتأثر الجسم بكل الطاقة الإشعاعية، بل بالطاقة الممتصة فقط. ويجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه بنفس كمية الطاقة الممتصة، يكون إشعاع ألفا أكثر خطورة بمقدار 20 مرة من أنواع الإشعاع الأخرى، مع الأخذ في الاعتبار المعامل الذي يعكس قدرة الإشعاع على إتلاف أنسجة الجسم.

مرض الإشعاع الحاد - هذه آفة متعددة المتلازمات في الجسم مرتبطة بتأثير خارجي قصير المدى وموحد نسبيًا للإشعاع المؤين على الجسم بأكمله أو معظمه بجرعة تتجاوز 1 غراي مع وجود إلزامي لعلامات قمع تكون الدم والوقت الحد الأقصى لتنفيذ التغيرات المرضية الرئيسية لمدة 2 - 3 أشهر.

يمكن أن تختلف الإصابات الإشعاعية، اعتمادًا على نوع وطاقة الإشعاع المؤين المنبعث، وكذلك معدل الجرعة وتوزيعها في جميع أنحاء الجسم البشري، بشكل كبير في التسبب في المرض والصورة السريرية.

· في حالة جرعة إشعاع واحدة قدرها 0.25 غراي، لا يتم اكتشاف أي انحرافات ملحوظة أثناء الفحص السريري الروتيني.

· عند التشعيع بجرعة 0.25-0.75 غراي، يمكن ملاحظة تغيرات طفيفة في صورة الدم وتنظيم الأوعية الدموية العصبية، تحدث في الأسبوع 5-8 من لحظة التشعيع.

· التشعيع بجرعة تتراوح بين 1-10 غراي يسبب أشكالاً نموذجية من التهابات الجهاز التنفسي الحادة مع اضطراب تكوين الدم مما يؤدي إلى التسبب في المرض.

· التشعيع بجرعة 10-20 غراي يؤدي إلى تطور الشكل المعوي بنتيجة مميتة في اليوم 10-14.

· عندما يتعرض الشخص للإشعاع بجرعة تتراوح بين 20-80 غراي، تحدث الوفاة في اليوم 5-7 مع زيادة آزوتيمية (شكل سام).

· يتطور الضرر المبكر المباشر للجهاز العصبي عند التعرض للإشعاع بجرعة تزيد عن 80 غراي. من الممكن حدوث نتيجة مميتة في الشكل العصبي (الحاد) في الساعات أو الأيام الأولى بعد التشعيع.

الإشعاع المؤين هو نوع خاص من الطاقة الإشعاعية التي تثير عملية التأين في الوسط المشعع. مصادر الإشعاع المؤين هي أنابيب الأشعة السينية، والمنشآت القوية ذات الجهد العالي والمسرعات، ولكن بشكل رئيسي المواد المشعة - الطبيعية (اليورانيوم والثوريوم والراديوم) والاصطناعية (النظائر).

النشاط الإشعاعي هو عملية تحلل عفوية للنوى الذرية، ونتيجة لذلك ينشأ الإشعاع - الكهرومغناطيسي والجسيمي.

أنواع العمل الرئيسية المتعلقة بمصادر الإشعاع المؤين: كشف عيوب جاما للمعادن والمنتجات، العمل على أجهزة الأشعة السينية في المؤسسات الطبية والمختبرات الفنية، استخدام النظائر للتحكم في عمليات الإنتاج، تشغيل المنشآت الصناعية والعلمية العالية منشآت الطاقة ذات الجهد العالي والمسرعات، واستخدام المفاعلات النووية، واستخدام المواد المشعة والإشعاع في المؤسسات الطبية للأغراض التشخيصية والعلاجية، واستخراج الخامات المشعة.

عند العمل مع المواد المشعة، بالإضافة إلى التشعيع الخارجي، يمكن للعناصر المشعة أن تدخل الجسم عبر الرئتين (استنشاق الغبار أو الغازات المشعة) ومن خلال الجهاز الهضمي. بعض المواد يمكن أن تخترق الجلد.

يتم نقل المواد المشعة الموجودة في الجسم عن طريق الدم إلى الأنسجة والأعضاء المختلفة، لتصبح مصدرًا للإشعاع الداخلي في الأخيرة. يختلف معدل إزالة المواد المشعة من الجسم؛ يتم إطلاق المواد القابلة للذوبان بشكل أسرع. تعتبر النظائر طويلة العمر خطيرة بشكل خاص، لأنها بمجرد دخولها الجسم، يمكن أن تكون مصدرًا للإشعاع المؤين طوال حياة الضحية.

أنواع الإشعاع

عندما تتحلل نوى المواد المشعة، فإنها تنبعث منها أربعة أنواع من الإشعاع: الأشعة أ، والأشعة ب، والأشعة ص، والنيوترونات.

الأشعة هي تيار من الجسيمات الموجبة الشحنة ذات الكتلة الكبيرة (نواة ذرات الهيليوم). يعتبر التشعيع الخارجي بجزيئات ألفا خطرًا قليلًا، حيث أنها تخترق الأنسجة بشكل سطحي ويتم امتصاصها بواسطة الطبقة القرنية من ظهارة الجلد. يشكل دخول الباعثات إلى الجسم خطراً كبيراً، حيث يتم تشعيع الخلايا مباشرة بطاقة عالية الطاقة.

الأشعة B عبارة عن تيار من الجسيمات ذات الشحنة السالبة (الإلكترونات). تتمتع الأشعة B بقدرة اختراق أكبر من الأشعة السينية، ويتراوح مداها في الهواء، اعتمادًا على الطاقة، من أجزاء من السنتيمتر إلى 10-15 مترًا، وفي الماء، وفي الأنسجة - من أجزاء من المليمتر إلى 1 سم.

الأشعة Y هي إشعاع كهرومغناطيسي عالي التردد. خصائصها تشبه الأشعة السينية، ولكن لها طول موجي أقصر.

تختلف طاقة الأشعة y بشكل كبير. اعتمادًا على الطاقة، يتم تقسيم الأشعة Y تقليديًا إلى أشعة ناعمة (0.1-0.2 MeV)، ومتوسطة الصلابة (0.2-1 MeV)، وصعبة (1-10 MeV) وفائقة الصلابة (أكثر من 10 MeV).

وهذا النوع من الإشعاع هو الأكثر اختراقاً والأخطر عند تعرضه للإشعاع الخارجي.

النيوترونات هي جسيمات ليس لها شحنة. لديهم قوة اختراق كبيرة. تحت تأثير تشعيع النيوترونات، يمكن أن تصبح العناصر التي تشكل الأنسجة (مثل الفوسفور، وما إلى ذلك) مشعة.

التأثير البيولوجي

يسبب الإشعاع المؤين تغيرات وظيفية ومورفولوجية معقدة في الأنسجة والأعضاء. وتحت تأثيره تتفكك جزيئات الماء التي تشكل الأنسجة والأعضاء لتشكل ذرات وجذور حرة لها قدرة أكسدة عالية. تعمل منتجات التحليل الإشعاعي المائي على مجموعات الكبريتيد النشطة (SH) من هياكل البروتين وتحولها إلى مجموعات غير نشطة - ثنائي كبريتيد. ونتيجة لذلك، يتم انتهاك نشاط أنظمة الإنزيمات المختلفة المسؤولة عن العمليات الاصطناعية، ويتم قمع هذه الأخيرة وتشويهها. يعمل الإشعاع المؤين أيضًا بشكل مباشر على جزيئات البروتين والدهون، مما يؤدي إلى تغيير طبيعة الجسم. يمكن أن يسبب الإشعاع المؤين أضرارًا موضعية (حروقًا) وأضرارًا عامة (مرض الإشعاع) في الجسم.

الجرعة القصوى المسموح بها

تم تحديد الحد الأقصى للجرعة الإشعاعية المسموح بها (MAD) للجسم كله (عند العمل مباشرة مع مصادر الإشعاع المؤين) عند 0.05 جول/كجم (5 ريم) لمدة عام واحد. في بعض الحالات، يُسمح بتلقي جرعة تصل إلى 0.03 جول/كجم، أو 3 ريم، خلال ربع واحد (مع الحفاظ على الجرعة الإشعاعية الإجمالية طوال العام عند 0.05 جول/كجم، أو 5 ريم). هذه الزيادة في الجرعة غير مسموح بها للنساء تحت سن 30 عامًا (بالنسبة لهن، الحد الأقصى لجرعة الإشعاع خلال الربع هو 0.013 جول/كجم، أو 1.3 ريم).