Радиоактивность: это это такое, виды радиоактивности

Под радиоактивностью понимают способность атомных ядер распадаться с испусканием определенных частиц. Радиоактивный распад становится возможным тогда, когда он идет с выделением энергии. Этот процесс характеризуется временем жизни изотопа, типом излучения и энергиями испускаемых частиц.

Что такое радиоактивность

По радиоактивностью в физике понимают неустойчивость ядер ряда атомов, которая проявляется в их природной способности самопроизвольно распадаться. Этот процесс сопровождается испусканием ионизирующего излучения, которое называют радиацией. Энергия частиц ионизирующего излучения может быть очень велика. Посредством химических реакций радиацию вызвать нельзя.

Радиоактивные вещества и технические установки (ускорители, реакторы, оборудование для рентгеновских манипуляций) являются источниками радиации. Сама радиация существует только до момента поглощения в веществе.

Радиоактивность измеряется в беккерелях (Бк). Нередко используют другую единицу – кюри (Ки). Активность источника радиации характеризуется числом распадов в секунду.

Мерой ионизирующего воздействия излучения на вещество является экспозиционная доза, чаще всего она измеряется в рентгенах (Р). Один рентген – очень большая величина. Поэтому на практике чаще всего используют миллионные или тысячные доли рентгена. Излучение в критических дозах вполне может стать причиной лучевой болезни.

С понятием радиоактивности тесно связано понятие периода полураспада. Так называют время, за которое число радиоактивных ядер уменьшается вдвое. Каждый радионуклид (вид радиоактивного атома) имеет свой период полураспада. Он может быть равен секундам или миллиардам лет. Для целей научных исследований важен тот принцип, что период полураспада одного и того же радиоактивного вещества постоянен. Изменить его не получится.

Общие сведения о радиации. Виды радиоактивности

При синтезе вещества или его распаде идет выброс составляющих атом элементов: нейтронов, протонов, электронов, фотонов. Говорят при этом, что происходит излучение таких элементов. Подобное излучение называют ионизирующим (радиоактивным). Другое название этого явления – радиация.

Под радиацией понимают процесс, при котором веществом излучаются элементарные заряженные частицы. Вид радиации определяется теми элементами, которые излучаются.

Ионизацией именуют процесс образования заряженных ионов или электронов из нейтральных молекул или атомов.

Радиоактивное излучение делят на несколько видов, которые вызываются различными по своей природе микрочастицами. Частицы вещества, участвующие в излучении, обладают разным энергетическим воздействием, разной проникающей способностью. Разным будет и биологические действие радиации.

Когда говорят о видах радиоактивности, под ними понимают виды радиации. К ним в науке относят следующие группы:

• альфа-излучение;
• бета-излучение;
• нейтронное излучение;
• гамма-излучение;
• рентгеновское излучение.

Альфа-излучение

Этот вид радиации возникает в случае распада изотопов элементов, не отличающихся стабильностью. Так называют излучение тяжелых и положительно заряженных альфа-частиц. Ими являются ядра атомов гелия. Альфа-частицы могут получаться при распаде сложных ядер атомов:

•  тория;
•  урана;
•  радия.

Альфа-частицы отличает большая масса. Скорость излучения этого вида относительно невысока: она в 15 раз ниже скорости света. При контакте с веществом тяжелые альфа-частицы входят в столкновение с его молекулами. Происходит взаимодействие. Однако частицы теряют энергию, поэтому их проникающая способность очень мала. Задержать альфа-частицы может простой лист бумаги.

И все же при взаимодействии с веществом альфа-частицы вызывают его ионизацию. Если речь идет о клетках живого организма, что альфа-излучение способно их повреждать, разрушая при этом ткани.

Альфа-излучение обладает наименьшей среди других видов ионизирующего излучения проникающей способностью. Однако последствия воздействия таких частиц на живую ткань считается самыми тяжелыми.

Получить дозу радиации данного вида живой организм может, если радиоактивные элементы попадут внутрь организма с пищей, воздухом, водой, через ранения или порезы. Когда  радиоактивные элементы проникают внутрь организма, они посредством кровотока разносятся по всем его частям, накапливаются в тканях.

Определенные виды радиоактивных изотопов могут существовать продолжительное время. Поэтому при попадании в организм они могут вызывать в клеточных структурах очень серьезные изменения – вплоть до полного перерождения тканей.

Радиоактивные изотопы не могут выйти из организма сами. Нейтрализовать, усвоить, переработать или утилизировать такие изотопы организм не в состоянии.

Нейтронное излучение

Так называется техногенное излучение, которое возникает при атомных взрывах или в ядерных реакторах. Нейтронное излучение не обладает зарядом: Сталкиваясь с веществом, оно очень слабо взаимодействует с частями атома. Проникающая способность этого вида радиации высока. Остановить его могут материалы, в которых много водорода. Это может быть, в частности, емкость с водой. Нейтронное излучение также с трудом проникает через полиэтилен.

При прохождении сквозь биологические ткани нейтронное излучение способно причинить клеточным структурам очень серьезный ущерб. Оно обладает существенной массой, скорость его гораздо выше, чем у альфа-излучения.

Бета-излучение

Оно возникает в момент превращения одного элемента в другой. Процессы при этом идут в самом ядре атома, что приводит к изменениям в свойствах нейтронов и протонов. При данном виде излучения нейтрон превращается в протон или же протон в нейтрон. Процесс сопровождается излучением позитрона или электрона. Скорость бета-излучения близка к скорости света. Элементы, которые излучаются веществом, носят название бета-частиц.

За счет высокой скорости и малых размеров излучаемых частиц бета-излучение имеет высокую проникающую способность. Однако его способность ионизировать вещество в несколько раз меньше, чем у альфа-излучения.

Бета-излучение без всякого труда проникает сквозь одежду и в некоторой степени – через живые ткани. Но если частицы встречают на своем пути плотные структуры вещества (к примеру, металл), они начинают с ним взаимодействовать. При этом бета-частицы теряют часть своей энергии. Полностью остановить такое излучение способен металлический лист толщиной в несколько миллиметров.

Альфа-излучение опасно лишь при непосредственном контакте с радиоактивным изотопом. А вот бета-излучение может нанести вред организму на расстоянии в несколько десятков метров от источника излучения. Когда радиоактивный изотоп оказывается внутри организма, он имеет тенденцию к накоплению в органах и тканях, повреждая их и вызывая существенные изменения.

Отдельные радиоактивные изотопы бета-излучения имеют продолжительный период распада: попав в организм, они вполне могут облучать его на протяжении ряда лет. Следствием этого может быть рак.

Гамма-излучение

Так называют энергетическое излучение электромагнитного типа, когда вещество испускает фотоны. Данное излучение сопровождает распад атомов вещества. Гамма-излучение проявляется в виде электромагнитной энергии (фотонов), которая высвобождается в ходе изменения состояния ядра атома. Гамма-излучение имеет скорость, равную скорости света.

Когда идет радиоактивный распад атома, из одного вещества образуется другое. Атомы получившихся веществ энергетически нестабильны, они находятся в так называемом возбужденном состоянии. Когда нейтроны и протоны воздействуют друг на друга, протоны и нейтроны приходят к состоянию, при котором силы взаимодействия становятся уравновешенными. Излишки энергии атом выбрасывает в виде гамма-излучения.

Проникающая способность его велика: гамма-излучение без труда проникает сквозь одежду и живые ткани. Но через металл ему пройти намного сложнее. Остановить такой вид радиации может толстый слой бетона или стали.

Главная опасность гамма-излучения в том, что оно способно преодолевать очень большие расстояния, оказывая при этом сильное воздействие на организм за сотни метров от источника излучения.

Рентгеновское излучение

Под ним понимают электромагнитное излучение, имеющее вид фотонов. Рентгеновское излучение возникает в случае перехода электрона с одной атомной орбиты на другую. По своим характеристикам такое излучение сходно с гамма-излучением. Но проникающая способность его не так велика, ведь длина волны в этом случае больше.

Одним из источников рентгеновского излучения является Солнце; однако атмосфера планеты дает достаточную защиту от этого воздействия.