moni-Kaszubkiewicz.doc

PROMIENIOWANIE JONIZUJĄCE - system monitoringu promieniowania jonizującego

Promieniowanie jonizujące - posiadające energię wystarczającą do jonizowania materii.

Jonizacja - wybicie elektronu z atomu (cząsteczki). Energia potrzebna do wybicie elektronu jest energią jonizacja.

Rodzaje promieniowania jonizującego:

·                  Korpuskularne (alfa, beta, neutronowe…) - cząstki mają masę spoczynkową

·                  Elektromagnetyczne (gamma, X) - cząstki nie posiadają masy spoczynkowej

Powstawanie promieniowania jonizującego:

·                  Spontaniczny rozpad jąder atomowych

·                  Rozczepienie jąder atomowych

·                  Gwałtowna utrata energii rozpędzonych cząstek.

Promieniowanie alfa:

Cząstki alfa są jądrami helu, jest to zatem promieniowanie korpuskularne

Cząstki alfa posiadają duże prędkości (ok.10^7), niosą dużą energię (kilka MeV), są naładowane dodatnio i dlatego łatwo oddziałują z materią. Ulegają odchyleniu w polu elektrycznym i magnetycznym. Silne oddziaływanie z materią sprawia, że promieniowanie alfa jest mało przenikliwe: w powietrzu jego zasięg wynosi zaledwie kilka cm

Promieniowanie beta:

Cząstki beta są elektronami (negatonami albo pozytonami). Jest to również promieniowanie korpuskularne.

Elektrony ujemne (negatony) powstają w wyniku przemiany neutronu w proton.

Elektrony dodatnie powstają w wyniku przemiany protonu w neutron

Cząstki beta posiadają duże prędkości (0.3x10^8m/s), ze względu na mniejszą masę mają energię kinetyczną i trochę słabiej od promieniowania alfa oddziałują z materią. Ulegają odchyleniu w polu elektrycznym i magnetycznym, zasięg w powietrzu klika m.

Promieniowanie gamma - fala elektromagnetyczna. W większości przypadków promieniowanie gamma towarzyszy promieniowaniu alfa i beta. Po emisji cząstek alfa lub beta jądra zostają w stanie wzbudzonym i nadwyżka energii wypromieniowywana jest z jądra w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Promieniowanie gamma nie posiada ładunku,  nie jest więc odchylane przez pole elektryczne lub magnetyczne. Słabiej niż alfa lub beta oddziałuje z materią i dlatego jego zasięg jest duży.

Wszystkie rodzaje promieniowania posiadają zdolność do jonizowania materii i zaczerniania kliszy fotograficznej.

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Fizyczne mechanizmy pochłaniania promieniowania jonizującego zależą od rodzaju promieniowania.

Promieniowanie korpuskularne pochłaniane jest dzięki zderzeniom z cząstkami budującymi dany środek. Ilość energii oddawanej przez cząsteczki promieniowania przypadająca na jednostkę przebywanej drogi jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu prędkości cząstek

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią:

Promieniowanie elektromagnetyczne, wywołuje procesy jak:

·                  Efekt fotoelektryczny

·                  Efekt Comptona

·                  Zjawisko tworzenia par

Prawo pochłaniania. Wiązka promieniowania o natężeniu I0 przechodząc przez materią ulega osłabieniu. Natężenie promieniowania po przejściu przez warstwę o grubości x wyraża się wzorem:

Gdzie sigma jest liniowym współczynnikiem pochłaniania i charakteryzuje materiał pochłaniający.

Warstwa połowiąca (D) - grubość warstwy danego materiału powodująca zmniejszenie o połowę natężenia przechodzącej przez nią wiązki promieniowania.

Liniowy współczynnik pochłania zależy od gęstości danego materiału i dlatego zależy od stanu skupienia materii.

Rozpad promieniotwórczy:

Ponieważ procesy rozpadu jąder zachodzą spontaniczne dla danego rodzaju jąder istnieje stałe prawdopodobieństwo rozpadu. Dlatego ilość jąder rozpadających się w jednostce czasu jest proporcjonalna do ilości jąder danego rodzaju

Sformułowanie powyższe nosi nazwę prawa rozpadu promieniotwórczego. Stała rozpadu lambda charakteryzuje dany rodzaj jąder.

Okres połowicznego rozpadu (T) - czas po którym z początkowej ilości jąder (N0) pozostaje połowa.

Aktywność promieniotwórcza - szybkość rozpadu jąder danego rodzaju. Jednostką aktywności promieniotrówrczej jest bekerel [Bq]. Aktyność promieniotwórcza próbki maleje za względu na zmniejszającą się ilość jąder danego rodzaju

Wzór

Ilościowa ocena promieniowania:

·                  Dawka ekspozycyjna - kulomb.kg, wytworzenie promieniowania jednego kulomba w jednym metrze sześciennym suchego powietrza

·                  Dawka pochłonięta -D - ilość energii pochłoniętej przez jednostkę masy materii pochłaniającej promieniowanie. W grejach (1Gy=1J/kg)

·                  Dawka równoważna - H- dawka pochłonięta z uwzględnieniem rodzaju jakości promieniowania

H=Q*D

Q - współczynnik jakości promieniowania [1Sv=1J/kg]

·                  Dawka skuteczna -E - dawka pochłonięta z uwzględnieniem zarówno rodzaju i jakości promieniowania ale także skutków biologicznych

W każdej sekundzie przez nasz organizm przenika ok.. 15 000 cząstek jonizujących

Wpływ promieniowania jonizującego na organizmy żywe:

·                  Wolne rodniki

·                  Rodniki OH i HO2

·                  Zaburzenia funkcjonalne , niekiedy opóźnione w czasie, które mogą ujawnić się w postaci zmian klimatycznych

Biologiczne skutki:

1.                Somatyczne

·                  Wczesne: choroba popromienna (ostra, przewlekła), miejscowe uszkodzenia skóry

·                  Odległe: zmęczenie soczewek i zaćma, aberracje chromosomowe w kom somatycznych, nowotwory złośliwe, niepłodność

2.                Genetyczne - mutacje genowe:

·                  Dominujące

·                  Recesywne. Aberracje chromosomowe w komórkach

Podział skutków:

·                  Niestochastyczne - duże dawki, choruje cała sytuacja

·                  Stochastyczne - mała dawka, choruje część populacji.

Grupy zawodowe narażone na promieniowanie:

·                  Górnicy niektórych kopalni

·                  Pracownicy pijalni wód mineralnych

·                  Ludzie pracujący przy urządzeniach wydzielających promieniowanie

Skażenie promieniotwórcze - skażenie przedmiotów, pomieszczeń, środowiska lub osób przez niepożądaną obecność substancji promieniotwórczych. Konieczność kontroli stanu bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej wynika nie tylko z obecność energetycznych reaktorów jądrowych w pobliżu granic Polski, posiadania dwóch reaktorów badawczych z pewną ilością

Zastosowanie izotopów promieniotwórczych:

·                  Medycyna nuklearna, diagnostyka i radioterapia

·                  Technet 99 w scyntygrafii mózgu, wątroby

·                  Ca 47 wykrywanie nowotworów kości

·                  K42 i K43, cez 129 - badania serca i dużych naczyń krwionośnych

·                  Radioterapia:I131 schorzenia tarczycy, Co 60 do naświetlania komórek nowotworowych, stront 90 i P32 - leczenie chorób skóry

·                  Technika i przemysł

·                  Diagnostyka stanu technicznego i wykrywania wad materiałowych w urządzeniach przemysłowych (cez 137, rad 226)

·           &...