Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Но поскольку альфа-лучи сильно поглощаются в самых тонких слоях вещества и поэтому обладают совершенно незначительной проникающей способностью, постольку при внешнем облучении человека биологическое воздействие определяется практически бета- и гамма-лучами.

Действие излучения на живой организм зависит прежде всего от общего количестваили дозыпоглощенного излучения. Единицей дозы излучения служит рентген ( р ), заимствованный из практики рентгеновских лучей.

Рентген — это такое количество рентгеновского, или гамма-излучения (доза излучения), которое создает в одном кубическом сантиметре воздуха (при нормальном атмосферном давлении и температуре 0° Ц) 2,083 млрд. пар ионов, несущих одну электростатическую единицу заряда каждого знака. Доза гамма-излучения в 1 р создает около 800 электростатических единиц заряда в каждом грамме воздуха, что соответствует поглощению около 83 эргов энергии на каждый грамм. Примерно столько же энергии при дозе в 1 р получается и в 1 г воды.

Количество альфа- или бета-излучения, эквивалентное по создаваемой ионизации одному рентгену гамма-лучей, и которому, следовательно, соответствует поглощение энергии в 83 эрга на грамм, называется физическим, или практическим, эквивалентом рентгена . Физический эквивалент рентгена служит единицей дозы альфа- и бета-излучения. Таким образом, в конечном счете единицей дозы радиоактивного излучения любого вида служит рентген .

Чтобы лучше себе представить рентген как единицу количества или дозы излучения, приведем несколько примеров.

Ручные часы со светящимся циферблатом имеют около 0,3 микрограмма радиоактивного вещества, излучение которого служит для возбуждения свечения светосостава, покрывающего стрелки и цифры часов. Доза гамма-излучения, проникающего через заднюю стенку корпуса часов и воздействующего на кожу руки, составляет около 0,1 р за сутки.

Радиоактивный элемент активностью 1 кюри , испускающий гамма-лучи, дает на расстоянии 1 м излучение порядка 1 р в час.

Доза рентгеновского излучения, получаемая человеком при рентгеноскопии грудной клетки, составляет несколько рентгенов в минуту.

Действие излучения на живой организм зависит не только от общего количества поглощенного излучения, но также и от характера облучения, то есть от того, происходит ли однократное облучение большой дозой или продолжительное (хроническое) облучение малыми дозами.

Однократное общее облучение дозой, превышающей 200 р , может вызвать заболевание лучевой болезнью . Возможность заболевания лучевой болезнью возрастает с увеличением дозы.

Но та же доза в 200 р не окажет заметного воздействия, если она будет получена за несколько лет. В этом случае количество излучения, поглощаемого каждый день, мало и повреждаемые ткани успевают восстанавливаться.

Радиоактивные излучения не ощущаются непосредственно нашими органами чувств; однако это не помешало науке разработать многочисленные методы их обнаружения и измерения. Быстро развивающаяся область измерительной техники, занимающаяся созданием измерительной аппаратуры и разработкой методов измерения радиоактивных, рентгеновских и иных проникающих излучений, называется дозиметрией. Соответственно этому приборы, используемые для обнаружения проникающих излучений и измерения их дозы, получили собирательное название дозиметрических приборов. В качестве составного элемента дозиметрических приборов, непосредственно воспринимающего излучение, наиболее часто применяются ионизационная камера, газовый счетчики так называемый сцинтилляционный счетчик.

Ионизационная камера.Ионизационная камера представляет собой воздушный конденсатор K (рис. 11) с двумя электродами (пластинами), к которым присоединяется батарея Б . Эта батарея заряжает один из электродов камеры положительно, а другой — отрицательно.

Зарядив камеру, можно отключить батарею; при хорошей изоляции электродов они сохраняют свой заряд достаточно длительное время, так как воздух в обычном своем состоянии не проводит электричество. Если же камера подвергается действию радиоактивного излучения, то в воздухе между электродами ее возникают ионы. Положительные ионы движутся к отрицательно заряженному электроду, а отрицательные — к положительному. При этом электроды частично разряжаются, вследствие чего напряжение между ними уменьшается. По уменьшению напряжения можно будет судить о количестве излучения, прошедшего через ионизационную камеру.

Простейшей ионизационной камерой описанного типа является школьный электроскоп с листочком алюминиевой фольги (рис. 12). Одним электродом служит корпус прибора, другим — изолированный от корпуса металлический стержень с прикрепленным к нему листочком фольги.

Если с помощью эбонитовой палочки, натертой мехом, или при помощи батареи с достаточно большим напряжением зарядить электроскоп, то листочек фольги отклоняется от стержня.

При воздействии излучения образующиеся в воздухе ионы разряжают электроскоп, отклонение листочка фольги уменьшается. Чем сильнее излучение, тем быстрее спадает листочек. Можно отградуировать электроскоп таким образом, что по уменьшению отклонения алюминиевого листочка за определенное время можно будет определить количество излучения за это время.

Более совершенной является карманная ионизационная камера, применяемая для индивидуального дозиметрического контроля, то есть для определения дозы излучения, получаемой человеком. На рис. 13 показан разрез одной из возможных конструкций такой камеры, похожей по форме и размерам на автоматическую ручку. Она состоит из цилиндрического бакелитового корпуса 1 , покрытого изнутри графитом, внутри которого натянута на изоляторах 2 проволока 3 . Одним электродом является корпус камеры, другим — проволока. С помощью мембраны 4 камера заряжается до определенного напряжения и кладется в карман. Если данный человек не будет подвергаться действию радиоактивных излучений и если в камере хорошая электрическая изоляция, то напряжение сохранится без изменения. Если же человек подвергался облучению, то ионы, образующиеся в камере, разрядят ее в большей или меньшей мере, о чем можно судить по уменьшению напряжения камеры, измеряемому соответствующим прибором. По разности значений между измеренным напряжением и его начальной величиной можно будет определить количество (дозу) излучения, полученного человеком.