В чем измеряется гамма излучение: Что такое радиация и ионизирующее излучение?

Содержание

Гамма-излучение, единицы измерения - Справочник химика 21

    В течение 1955—1958 гг. Комитетом стандартов мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР утвержден ряд новых стандартов на механические (ГОСТ 7664-55), тепловые (ГОСТ 8550-57), электрические и магнитные (ГОСТ 8033-56), акустические (ГОСТ 8849-59) и световые (ГОСТ 7932-56) единицы, а также на единицы рентгеновского и гамма-излучений и радиоактивности (ГОСТ 8848-58). В этих стандартах в качестве основной системы единиц принята система МКС с основными единицами метр (единица длины), килограмм (единица массы) и секунда (единица врем ни), с добавлением дополнительных единиц градуса (для тепловых измерений), ампера (для электрических и магнитных измерений) и свечи (для световых измерений). [c.557]
    В таблице приведены рекомендованные ГОСТом 8848-58 единицы измерения в области рентгеновского и гамма-излучений и радиоактивности. Они основаны на использовании систе( единиц измерения МКС и СГС. [c.599]

    Приведенные единицы измерения в области рентгеновского и гамма-излучений и радиоактивность, основанные на использовании единиц измерения МКС и СГС подлежат замене при переходе к системе СИ. 

[c.600]

    Гамма-лучи представляют собой проникающие электромагнитные колебания с длиной волны приблизительно от 0,005 до 0,4 А и с энергией 0,05—5 Мэе. Они распространяются со скоростью света их проникающая способность гораздо выше, чем у самого жесткого рентгеновского излучения длина пробега в воздухе составляет несколько километров. Гамма-лучи в отличие от альфа- и бета-излучения ионизируют материю косвенно посредством электронов, которые при столкновении с фотонами гамма-излучения получают часть их энергии и отрываются от атомов. Эти электроны при столкновениях с атомами и вызывают ионизацию. Бета-распад часто сопровождается гамма-излучением. Методы определения и измерения интенсивности радиоактивного излучения основаны на его ионизирующем действии. На этом же явлении основаны и принятые единицы дозы разных видов излучения. [c.644]

    Для оценки радиационной опасности хронического облучения человека принимают эквивалентную дозу, за единицу измерения которой принят биологический эквивалент рада — бэр. Бэр — это такое количество энергии, поглощенной 1 г ткани, при котором наблюдается тот же биологический эффект, что и при поглощенной дозе излучения в 1 рад рентгеновского или гамма-излучения. Таким образом, эквивалентная доза облучения позволяет сопоставить биологическое действие на человека ионизирующих излучений различных видов с рентгеновским и гамма-излучением. 

[c.126]

    Международная система единиц СИ состоит из шести основных единиц (метра — для длины, килограмма — для массы, секунды — для времени, градуса Кельвина —для термодинамической температуры, ампера — для силы тока и свечи — для силы света), двух дополнительных единиц (радиана — для плоского угла, стерадиана — для телесного угла) и 27 важнейших производных единиц. В связи с тем, что система единиц СИ соответствует системе МКС, все недостающие производные и внесистемные единицы, допускаемые к применению, следует брать из государственных стандартов на единицы по отдельным видам измерения (ГОСТ 7664-61 Механические единицы , ГОСТ 8550-61 Тепловые единицы , ГОСТ 8849-58 Акустические единицы , ГОСТ 7932-56 Световые единицы и ГОСТ 8848-58 Единицы рентгеновского и гамма-излучений и радиоактивности ). [c.727]

    В приложении даются методика расчета суммарной дозы при комбинированных воздействиях ионизирующих излучений, единицы активности и дозы, данные по естественному содержанию радиоактивного калия в пищевых продуктах, а также основной текст санитарных правил перевозки, хранения, учета и работы с радиоактивными веществами, включая приложение по предельно допустимым уровням ионизирующих излучений. Несмотря на большой материал, представленный в сборнике, в нем не нашел отражение ряд вопросов, касающихся дозиметрических и радиохимических методик. В частности, в сборнике отсутствуют методы измерения нейтронов, гамма-квантов большой энергии и высокоэнергетических нуклонов, а также методы измерения активности по гамма-излучению и некоторые другие. [c.4]

    Для измерения активности источников используют также другую единицу — миллиграмм-эквивалент радия. Это активность такого количества источника гамма-лучей, излучение которого образует в измерительном приборе такую же ионизацию, как 1 мг радия в платиновой оболочке толщиной 0,5 мм. [c.645]

    Поскольку активность, выраженная в единицах кюри, не дает представления о дозиметрической характеристике у-излучающих препаратов, активность у-излучателей часто выражают в гамма-эквивалентах радия (например, в миллиграмм-эквивалентах радия). Миллиграмм-эквивалент радия определяется как активность любого радиоактивного препарата, у-излучения которого при тождественных условиях измерения создает такую же мощность дозы, что и у-излучение 1 мг радия, находящегося в равновесии с коротко-живущими продуктами распада и заключенного в платиновый фильтр толщиной 0,5 мм. 

[c.99]

    Для измерения у-активности препарата пользуются еще одной единицей — гамма-эквивалент. Гамма-эквивалент равен грамм-эквиваленту радия, если действие у-излучения препарата и у-излучения 1 г радия одинаково в тождественных условиях измерения. Очевидно, что у-эквивалент характеризует действие у-излучения в определенных условиях измерения, т. е. зависит от способа измерения. [c.147]

    За единицу измерения активности радиоактивных веществ и ио низирующих излучений принимают число распадов ядер в 1с Кюри — специальная единица активности (Ки) Ки=3,7-10 > ядер ных превращений в секунду. Для измерения активности рентгенов ского и гамма-излучения применяют миллиграмм-эквивалент радия 1 мг-экв радия — это активность вещества, излучение которого при идентичных условиях создает в воздухе такую же дозу излучения, что и излучение 1 мг Государственного эталона радия СССР. Для оценка степени воздейетмя иониаирующего излучения на организм пользуются единицами различных доз излучения. Для оценки поглощенной энергии излучения любого вида тканью (веществом) пользуются понятием поглощенной дозы излучения. За единицу измерения поглощенной дозы излучения принимают Дж/кг или внесистемную единицу рад 1 рад=0,01 Дж/кг. 

[c.125]

    Разрушение вещества под действием радиоактивного излучения зависит не только от активности источника, но также от энергии и проникающей способности излучения данного типа. В связи с этим для измерения дозы излучения обычно пользуются еще двумя другими единицами - радом и бэром (третья единица, рентген, в сущности представляет собой то же самое, что и рад). Рад (сокращенное название, составленное из первых букв английских слов radiation absorbed Jose, означающих поглощенная доза излучения )-это энергия излучения величиной IIO Дж, поглощаемая в 1 кг вещества. Поглощение 1 рада альфа-лучей может вызвать большие разрушения в организме, чем поглощение 1 рада бета-лучей. Поэтому для оценки действия излучения его поглощенную дозу в радах часто умножают на множитель, измеряющий относительную биологическую эффективность воздействия излучения на организм. Этот множитель, называемый коэффициентом качества излучения (сокращенно ККИ), приблизительно равен единице для бета- и гамма-лучей и десяти для альфа-лучей. Произведение поглощенной дозы излучения (в радах) и ККИ для излучения данного типа дает эквивалентную дозу излучения в бэрах (начальные буквы слов биологический эквивалент рентгена )  

[c.265]

    Обычно число регистрируемых счетчиком частнц не равно числу актов распада в препарате. Это происходит вследствие ограниченности телесного угла, под к-рым счетчик виден со стороны препарата, вследствие поглощения частиц в окошке счетчика п воздухе, самопоглощения и саморассеяния в препарате, рассеяния от подложки, а также вследствие того, что вероятность регистрации частиц, попавших в счетчик, может быть не равна 100%. Поэтому иамеретш числа актов распада в препарате, т. е. абс. измерения, требуют применения специальной аппаратуры и особым образом приготовленных источников излучения (пример 4л -счетчики р-частиц, внутрь к-рых помещают чрезвычайно тонкие препараты, в к-рых не происходит самопоглощение р-частиц, см. далее). Были предложены также методы абс. счета активности (напр., метод определенного телесного угла), основанные на введении большого числа поправок (на телесный угол, поглощение, рассеяние), учитывающих перечисленные выше факторы. Наиболее точные определения абс. активности производят с использованием счетчиков с телесным углом 2я или 4я, в к-рых препарат располагают т. обр., чтобы в рабочий объем счетчика попадала половина или все испущенные частицы. Газонаполненные счетчики и ионизационные камеры применяют для определения абс. активности а- и р-активных изотопов, сцинтилляционные счетчики — для счета по рентгеновскому и у-излучению. С большой точностью абс. активность ряда изотопов можно определить по т. наз. методу бета-гамма совпадений. Измерения производятся двумя бета- и гамма-счетчиками. Электронная схема позволяет измерять число р-частиц, попавших в единицу времени в бета-очетчик (iVr,). число у> вантов, сосчитываемых в единицу времени гамма-счетчиком также число частиц одновременно регистрируемых обоими счетчиками, Аб- 

[c.226]

    Гамма-постоянная. В ряде случаев источники ионизирующих излучений сравнивают между собой по их 7-излучению. Если при тождественных условиях измерения два препарата создают на стандартном расстоянии одну и ту же мощность экспозищ10нной дозы, то говорят, что они имеют одинаковый 7-эквивалент. Единицей 7-эквивалента является миллиграмм-эквивалент радия (мг-экв Ка). 1 мг-экв Ка — это 7-эквивалент такого радиоактивного препарата, 7-излучение которого при тождественных условиях измерения создает такую же мощность дозы, что и 7-излучение [c.54]


Измерение гамма-излучения в Москве

✚ Аккредитованная лаборатория проводит измерение гамма-излучения в Москве, Московской области и на территории РФ - работаем 13 лет.

Гамма-излучением называют высокочастотное (коротковолновое) электромагнитное излучение. При больших дозах и продолжительном облучении оно может привести к развитию лучевой болезни. Но гамма-лучи имеют и полезные свойства, которые используются в радиационной медицине, так как способны затормозить развитие злокачественных опухолей.

Посмотрите видео об измерении гамма-излучения

Когда необходимо измерять уровень гамма-излучения?

Измерения в большинстве случаев проводят на территориях, которые:

  • приближены к местностям с повышенным уровнем радиации (например, возле Чернобыля, некоторые районы Белоруссии, Брянской области). Необходимо отметить, что, например, в Московской области зарегистрировано более 150 мест с превышением радиационного фона местности;
  • где предполагается приобрести землю вместе с расположенными на них жилыми объектами;
  • на участках, которые ранее не обследовались;
  • там, где планируется строительство жилого дома.

Обязательно замеряют гамма-излучение при проведении инженерно-экологических изысканий.

Фото 1. Измерение гамма-излучения с помощью дозиметра-радиометра МКС/СРП-08А.

В связи с тем что уменьшить радиацию участка невозможно, единственным способом обезопасить себя является проверка уровня радиации и дальнейшее избегание опасных территорий.

Допустимый уровень радиации

Единицами мощности радиации служат зиверты и рентгены (1 зиверт равняется 100 рентгенам).

Общий гамма-фон местности состоит из излучения, поступающего из космоса, естественного излучения горных пород и излучения, выделяемого материалами искусственного происхождения.

Для естественного фона мощность дозы равняется 0,15 микрозиверта в час. Но из-за местных условий она может увеличиваться в 2 раза. Т.е. уровень 0,30 мкзиверта считается повышенным, но неопасным для здоровья. Некоторые горные породы (в их число входит гранит) обладают радиоактивными свойствами, из-за чего повышают естественный радиационный фон.

Безопасной считается мощность излучения, не превышающая 0,5 микрозиверта в час. Но лучше всего, если радиационный фон находится на уровне до 0,2 микрозиверта в час.

В районе атомных электростанций годовая доза может равняться 5 миллизивертам, что соответствует 0,6 микрозиверта в час. Но определённый период времени люди проводят в зданиях, благодаря которым излучение ослабляется более чем в 2 раза. Поэтому допускается мощность дозы, равная 1,2 микрозиверта в час.

Если же доза выше 1,2 микрозиверта в час, то следует покинуть местность или, в случае крайней необходимости, находиться на этой территории не дольше 6 месяцев в год. Если мощность равна 2,5 микрозиверта, то можно оставаться в такой зоне не более 3 месяцев. При 7 микрозивертах в час пребывание в данной местности следует ограничить одним месяцем в году.

Приборы для замеров

Чтобы измерить гамма-излучение, используют специальные приборы — дозиметры. Благодаря им можно обследовать определённый участок местности или конкретный предмет и найти источник излучения, а также с максимальной точностью определить интенсивность радиации.

Дозиметр обязательно должен иметь свидетельство о том, что он прошёл государственную проверку. Такой документ выдают органы Госстандарта. Все приборы, используемые нашей компанией при проведении измерений, обязательно проходят своевременную метрологическую поверку.

Фото 2. Измерение радиации с помощью прибора ДОЗИМЕТР ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ ДКГ-02У «Арбитр».

Принцип работы дозиметра

Первые дозиметры в своей работе использовали дискретные микросхемы и аналоговый интерфейс. Современные приборы оснащены микропроцессорами, специализированными контроллерами и жидкокристаллическими дисплеями. Но все они содержат счетчик Гейгера-Мюллера, который подсчитывает количество частиц, проходящих за определённую единицу времени сквозь его регистрационную камеру.

Мощность излучения определяют, измеряя скорость счёта импульсов (число импульсов в единицу времени), которые появляются в газоразрядных счётчиках. Поэтому точность измерений прямо пропорционально зависит от длительности замера. Но продолжительное нахождение в зоне, характеризующейся повышенным радиационным фоном, может представлять опасность для человека, делающего замеры. Поэтому некоторые дозиметры состоят из нескольких (2-4) счетчиков Гейгера, что позволяет уменьшить длительность замера и не потерять точность.

При осуществлении измерений следует обращать внимание на то, что облучение определяется не мощностью, а суммарной дозой — для её вычисления необходимо мощность умножить на время, на протяжении которого человек подвергается облучению.

Как проводят измерения?

Влажность воздуха при измерениях может быть любой (до 98%), а его температура должна находиться в пределах от 5° мороза до 40° тепла. Если показатели температуры не входят в этот диапазон, необходимо делать поправку.

Измерения проводят на высоте 1 метр от поверхности грунта. Такое расстояние выбрано неслучайно: именно на этой высоте оказывается максимальная доза излучения и располагаются самые чувствительные части человека.

При поиске источника гамма-излучений медленно перемещают прибор в направлении, в котором увеличиваются показания. Если обнаружены локальные очаги, в которых мощность излучения превышает более чем в 2 раза естественный фон, то проводят их оконтуривание. При этом измерения осуществляют через каждые 10 метров.

Перед измерением необходимо настроить дозиметр в соответствии с инструкцией и проверить его чувствительность с помощью контрольного образца - источника радиации, собержащего изотопы радия-226. Затем производят калибровку радиометров. Во время измерений периодически контролируют чувствительность дозиметра с помощью контрольного образца. По окончании работ производят повторную калибровку приборов и сравнивают с результатами начальной калибровку. На основе полученных данных рассчитывают поправку и оценивают погрешность измерений.

Все полученные результаты записывают в журнале с указанием даты и места измерений, а также номера и типа замеров.

Фото 3. Аттестат аккредитации лаборатории радиационного контроля ООО "ЭкоЭксперт".

Измерения в населенных пунктах

Оператор с включенным дозиметром обходит обследуемую местность, постоянно наблюдая за показаниями прибора. Каждые 100 метров он измеряет мощность излучения. Точки, в которых проводились измерения, нумеруют и отмечают на карте.

Обязательно измеряют мощность возле жилых домов, детских садов, школ, общественных зданий.

Все территории, прилегающие к зданиям (приусадебные участки обследуют только при разрешении хозяев), оператор проходит по диагонали, делая измерения минимум в трёх точках: в центре участка, возле забора и под водосточной трубой.

Измерения на открытых участках

По такой же схеме исследуют сельскохозяйственные угодья и территории, используемые для отдыха. Обычно измерения проводят вдоль дорог и берегов водоёмов, особое внимание обращая на местность с пониженным рельефом, где возможны радиационные аномалии.

Замеры проводят в трёх точках, которые располагаются в углах равностороннего треугольника с длиной стороны 15-20 метров. В каждой точке делают измерения, состоящие из 8-10 отсчётов. Если при этом появляются «выскакивающие» значения, то число наблюдений увеличивают.

Обработка результатов

Все результаты, умножая на соответствующий коэффициент или с помощью градуировочного графика, переводят в мощность дозы, измеряемую в микрорентгенах в час. Затем берут ряды наблюдений, которые получили по каждому пункту, и, ориентируясь на статистику Диксона, оценивают их однородность. Результаты, которые не соответствуют критерию однородности, исключают из последующей обработки.

Когда будет получен однородный ряд наблюдений, вычисляют среднее арифметическое ряда и квадратическое отклонение. Всю информацию оформляют в виде графика.

Полученные результаты всегда соизмеряют с допустимыми показателями. Обо всех случаях превышения допустимого уровня гамма-излучения сообщают в санэпидемстанцию (РосПотребНадзор).

Заказать измерение гамма-излучения

Вы можете ознакомиться с нашими выполненными объектами, цены на наши услуги указаны в прайс-листе.

Радиационная лаборатория ООО «ЭкоЭксперт» проведёт полное радиационное обследование вашего объекта - земельного участка, помещения, металлолома и иных материалов. У нас имеется государственная аккредитация, обученные сотрудники и полный перечень поверенных приборов. Обращайтесь!  

«ГАММА-400»: Российские учёные разрабатывают телескоп нового поколения

Российские ученые разрабатывают телескоп нового поколения для измерения высокоэнергичного космического гамма-излучения. Это поможет детально исследовать центр нашей Галактики, созвездие Лебедя, другие объекты галактического диска и обнаружить признаки темной материи. Как идет работа над проектом "ГАММА-400", РИА Новости рассказали его научный руководитель профессор Аркадий Гальпер (ФИАН, МИФИ) и заместитель научного руководителя — главный конструктор Николай Топчиев (ФИАН).

Вселенские ускорители

Космическая среда пронизана электромагнитным излучением самой разной природы. Источниками могут быть солнечные вспышки, звезды, пульсары, активные ядра галактик, процессы, связанные с темной материей, и многое другое.

Гамма-излучение, достигающее верхних слоев земной атмосферы, — это фотоны самых больших энергий — от миллионов до миллиардов электронвольт. Такие же получают в ускорителях заряженных частиц — например, LHC в Женеве или NICA в Дубне. Там ускоренные частицы — протоны, легкие ядра, электроны — взаимодействуют с веществом. В результате возникают новые частицы, распадающиеся или самоаннигилирующиеся с образованием гамма-квантов высокой энергии.

Для астрофизиков гамма-излучение служит бесценным источником информации о далеких мирах. Не исключено, что оно поможет раскрыть тайну темной материи — загадочной субстанции, обеспечивающей четверть массы Вселенной, пока недоступной прямому наблюдению в космосе и на ускорителях.

Как поймать сгусток энергии

Гамма-излучение, как и все космические частицы, кроме нейтрино, полностью поглощается в атмосфере планеты и проливается на поверхность ливнем разнообразных вторичных следов, в том числе черенковским оптическим излучением, собираемым с помощью больших наземных зеркал. По ливням можно примерно восстановить, где находится породивший их источник.

Чтобы наблюдать галактическое гамма-излучение в чистом виде, нужно выйти за пределы атмосферы. Первые орбитальные гамма-телескопы запустили советские ученые из МИФИ в 1968 и 1970 годах. Гамма-телескоп "АННА-3" на спутниках "Космос-251" и "Космос-264" определял направление прилета и энергию каждого гамма-кванта в отдельности.

Гамма-кванты нейтральные, и единственный способ их обнаружения — заставить взаимодействовать с веществом, измерить выделенную при этом энергию и направление прилета фотона. При этом образуется пара заряженных частиц — электрон и позитрон.

По такому принципу действовали "АННА-3" и все последующие приборы. Последний советский аппарат "ГАММА-1" работал на орбите с 1990 по 1992 год. Сейчас пальма первенства у США. С 2008-го их FERMI/LAT просматривает последовательно все небо в гамма-диапазоне.

Точность — прогресс в астрономии

Чем точнее телескоп определяет энергию гамма-квантов, чем выше его угловое разрешение, тем больше от него ценной информации.

Американский FERMI/LAT наблюдает гамма-излучение в диапазоне от ста мегаэлектронвольт до ста гигаэлектронвольт с угловым разрешением одна десятая градуса на самых высоких энергиях. Для современной астрофизики этого уже недостаточно, нужно добиваться большей точности. Эту принципиальную задачу решает российский проект "ГАММА-400" при поддержке Совета РАН по космосу и Федеральной космической программы.

Новый гамма-телескоп рассчитан на энергию от 20 мегаэлектронвольт до 400 гигаэлектронвольт, максимальное угловое разрешение — одна сотая градуса.

Конструкция надежная, результаты новые

Как и его предшественники, "ГАММА-400" состоит из двух принципиальных элементов: конверторов гамма-квантов и детекторов электрон-позитронных пар. Первый представляет собой набор из двух десятков тонких вольфрамовых пластин, чередующихся с координатными детекторами, определяющими направление прилета гамма-кванта.

Для "ГАММА-400" Курчатовский институт предлагает использовать очень точные файберные сцинтилляционные координатные детекторы, за счет которых и будет достигнуто высокое угловое разрешение. Это позволит очень точно измерить направление прилета высокоэнергичных гамма-квантов.

Второй элемент — это большой сцинтилляционный счетчик или группа счетчиков (калориметр), где поглощается электрон-позитронная пара и измеряется энергия.

Устройство телескопа "ГАММА-400". K — конвертер гамма-квантов в электрон-позитронные пары, AC — детектор антисовпадения, KK1, 2 — калориметры

На предельных орбитах в поисках высоких энергий

Идею нового гамма-телескопа предложили в 1987 году выдающийся советский физик, впоследствии нобелевский лауреат Виталий Гинзбург, астрофизик Лидия Курносова и сотрудники ее лаборатории в ФИАН. Название "ГАММА-400" означает способность обнаружить гамма-кванты с энергией 400 миллиардов электронвольт.

В то время поиски темной материи еще не были столь актуальны. Ученые просто хотели развивать гамма-астрономию, отстававшую от других направлений внеатмосферной астрономии. Однако работы затянулись на десятилетия.

По нынешним планам прибор должен быть разработан к концу 2025 года. В проекте под руководством ФИАН участвуют МИФИ, НИИСИ РАН, Курчатовский институт, Институт физики НАН Беларуси.

"ГАММА-400" значительно модернизирован, угловое разрешение в сто раз больше, чем задумывалось когда-то. Гамма-телескоп установят на спутниковую платформу "Навигатор", разрабатываемую в НПО Лавочкина. Там же разместят магнитно-плазменные детекторы и рентгеновский телескоп ART-XC — более совершенную копию телескопа "Спектра-РГ".

Высокоэллиптическая орбита прибора "ГАММА-400", которая позволит наблюдать чистое космическое гамма-излучение

Гамма-телескоп выведут на высокоэллиптическую орбиту, которая будет периодически менять форму: от круговой до вытянутой со средним радиусом около 200 тысяч километров. Таким образом прибор не попадет в тень Земли и сможет измерять космические гамма-кванты за пределами радиационных поясов планеты.

В отличие от "FERMI/LAT", который сканирует небо, "ГАММА-400" будет прицельно и непрерывно наблюдать отдельные источники в течение длительного времени. Ученые хотят исследовать сначала центр Млечного пути, затем область в созвездии Лебедя и далее другие объекты в плоскости галактического диска. Из-за меньшего углового разрешения американский телескоп дает размытую картинку, без деталей. Российский же прибор заснимет все с большим разрешением, что позволит различить источники излучения.

Среди задач — наблюдение двойных систем, таких как пара черных дыр. Они разгоняют в своих окрестностях частицы до субсветовых скоростей и служат мощными источниками гамма-излучения. Интересны также объекты, излучающие не постоянно, а периодически. Чтобы их хорошенько рассмотреть и проанализировать временные характеристики в гамма-диапазоне, потребуется не один месяц прицельного наблюдения.

"ГАММА-400" по угловому разрешению превзойдет орбитальный телескоп FERMI/LAT на порядок. Это позволит разглядеть детали в плоскости галактического диска

В поисках частиц темной материи

Научное сообщество надеется проверить с помощью "ГАММА-400" гипотезы о природе частиц темной материи, в реальности которой сейчас уже мало кто сомневается. О темной материи много косвенных свидетельств — в частности, галактические гало или звезды-трейсеры, вращающиеся вокруг невидимого центра массы.

Согласно одной из моделей, темная материя может состоять из вимпов — так называют гипотетические массивные частицы, участвующие только в слабом и гравитационном взаимодействии. Предполагается, что при распаде вимпа или самоаннигиляции двух частиц возникает высокоэнергичное гамма-излучение с энергией гамма-квантов порядка массы вимпа.

Важное открытие в этом направлении было сделано в эксперименте "ПАМЕЛА", проведенном на орбите с 2006 по 2016 год. Прибор обнаружил в космических лучах избыток позитронов очень высоких энергий. Исследователи предполагают, что их породил не только локальный источник, (например, пульсар), а распад или самоаннигиляция частиц темной материи. Ее сгустки могут прятаться за облаками межзвездной среды, и "ГАММА-400" способен их обнаружить.

Источник: РИА Новости

Насколько в действительности опасна радиация

Таблетки от радиации

Человеческий организм более чем на три четверти состоит из воды, так что основное действие ионизирующего излучения — радиолиз (разложение воды). Образующиеся свободные радикалы вызывают лавинный каскад патологических реакций с возникновением вторичных «осколков». Кроме того, излучение повреждает химические связи в молекулах нуклеиновых кислот, вызывая дезинтеграцию и деполимеризацию ДНК и РНК. Инактивируются важнейшие ферменты, имеющие в своем составе сульфгидрильную группу — SH (аденозинтрифосфатаза, сукциноксидаза, гексокиназа, карбоксилаза, холинэстераза). При этом нарушаются процессы биосинтеза и энергетического обмена, из разрушенных органелл в цитоплазму высвобождаются протеолитические ферменты, начинается самопереваривание. В группе риска в первую очередь оказываются половые клетки, предшественники форменных элементов крови, клетки желудочно-кишечного тракта и лимфоциты, а вот нейроны и мышечные клетки к ионизирующему излучению довольно устойчивы.

Препараты, способные защитить от последствий облучения, стали активно разрабатываться в середине XX века. Более-менее эффективными и пригодными для массового использования оказались лишь некоторые аминотиолы, такие как цистамин, цистеамин, аминоэтилизотиуроний. По сути они являются донорами — SH групп, подставляя их под удар вместо «родных».

Радиация вокруг нас

Чтобы столкнуться с радиацией «лицом к лицу», аварии вовсе не обязательны. Радиоактивные вещества широко применяются в быту. Природной радиоактивностью обладает калий — очень важный для всего живого элемент. Из-за малой примеси изотопа K-40 в природном калии «фонит» диетическая соль и калийные удобрения. В некоторых старых объективах использовалось стекло с примесью оксида тория. Этот же элемент добавляют в некоторые современные электроды для аргоновой сварки. До середины ХХ века активно использовали приборы с подсветкой на основе радия (в наше время радий заменили на менее опасный тритий). В некоторых датчиках дыма используется альфа-излучатель на основе америция-241 или высокообогащенного плутония-239 (да-да, того самого, из которого делают ядерные бомбы). Но волноваться не стоит — вред здоровью от всех этих источников значительно меньше вреда от беспокойства по этому поводу.

Замеры радиоактивности (альфа, бета, гамма и рентгеновское излучения)

В радиоэкологии, при различных видах работ, связанных работами с ионизирующим излучением, добычей урановых руд, нефтегазовой отрасли и других, радиационнопастных производствах, проводятся замеры радиоактивности альфа, бета и гамма излучения.

Для замеров радиоактивности, лаборатория ТОО «ЭКОЭКСПЕРТ» оснащена различными видами дозиметров и радиометров. Мы имеем большой опыт по измерению гамма радиоактивности при контроле металлолома, в нефтегазовом секторе, в исследованиях на Семипалатинском испытательном полигоне и др.

Одним из самых опасных видов радиоактивности считается гамма излучение. Всё потому, что гамма излучение обладает высокой проникающей способностью, т. е. может проникать сквозь большие толщи любого вещества. Защититься от этого излучения практически невозможно.

Гамма излучение – это электромагнитное излучение, которое принадлежит коротковолновому, (наиболее высокочастотному) участку спектра электромагнитных волн.

Гамма-излучение используется во многих сферах деятельности человека. Его можно встретить в технике (к примеру, дефектоскопия), радиационной химии, для инициирования различных химических превращений, (к примеру при полимеризации), в медицинской деятельности (лучевая терапия, стерилизация предметов и др.), в пищевой промышленности и сельском хозяйстве (к примеру стерилизация продуктов), и др.

Гамма излучение так же является побочным результатом деятельности человека в атомной энергетике, добыче урана, нефтегазовом секторе, испытаниях ядерного оружия и др.

Альфа-излучение - это движение потока а-частиц ядер атомов гелия (при чем положительно заряженных), которое испускает вещество в процессе ядерной реакции.

В отличии от гамма излучения, альфа-излучение характеризуется большой ионизирующей, но и достаточно малой проникающей способностями. То есть листок бумаги может остановить альфа частицу. Но при попадании на слизистую область, в органы дыхания или на раны человека, может представлять большую опасность.

В радиоэкологии альфа излучение, в ряду ее низкой проникающей способности, во основном измеряется с поверхности различных материалов (оборудования, автотранспорт, спецодежда и т.д.). Так же замеры альфа радиоактивности проводятся в пыли, которая очень легко может попадать в органы дыхания, и в процессе исследования объектов на альфа излучающий газ радон.

Альфа излучение встречается на таких производствах как добыча и переработка урана, нефтегазовая отрасль, добыча радиевых руд и т.д. Так же альфа излучение можно встретить в медицине и в повседневной жизни.

Бета-излучение — это поток электронов (либо позитронов), которые образуются в результате бета-распада ядер атомов. Электроны и позитроны гораздо меньше альфа-частиц и умеют проникать вглубь тела уже на пару сантиметров.

Бета излучение встречается, наряду с остальными, довольно во многих сферах деятельности человека. Его можно встретить как на промышленных предприятиях, так и нет. Бета излучающие радионуклиды могут находиться в продуктах питания и травах, выращенных на территориях бывших испытательных полигонах и на территориях, находящихся сфере влияния аварий на атомных станциях.От бета излучения можно защититься обыкновенным стеклом или листом металла и даже обыкновенной одеждой. Но, при попадании на незакрытые участки тела, бета-излучение оказывает воздействие на верхние слои кожи. Если же вещество, производящее бета-частицы, попадет во внутрь организма, то оно будет облучать внутренние ткани.

По эффектам взаимодействия радиации на человеческий организм разделяют две категории:
  • Соматическое или телесное влияние - возникает в организме человека, который подвергался облучению. К нему относятся: лучевая болезнь, лейкозы, локальные лучевые поражения, опухали разных органов и тканей;
  • Генетические изменения- связанные с влиянием радиоактивности на генетический аппарат и проявляется в следующем или последующих поколениях, т.е. негативное влияние радиоактивности испытают дети, внуки или более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению. К генетическим эффектам относятся генные мутации и хромосомные аберрации.

В радиационной безопасности различают так же пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты.

Детерминированные эффекты могут возникать при больших дозах облучения. То есть, чем больше человек получает дозу, тем тяжелее пороговый эффект. Эффект проявляется тогда, когда количество погибших в результате облучения клеток и потерявших свойства воспроизводства и нормальной работы, достигает такого критического значения, что нарушаются функции пораженных органов. 

Стохастические или вероятностные эффекты, не зависят от дозы облучения, но чем выше доза облучения, тем более вероятно, что у человека, получившего дозу, могут возникнуть стохастические эффекты. А это злокачественные новообразования и генетические изменения

Опасны радионуклиды накапливаются в органах человека не совсем неравномерно. В результате обмена веществ, проходящего в теле человека, радионуклиды замещают атомы стабильных элементов в разных структурах клеток и биологически активных соединениях. Это может привезти к высоким локальным дозам. При радиоактивном распаде вещества, образуются изотопы радионуклидов, которые принадлежат соседним группам периодической системы и это может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект отрицательного радиоактивного воздействия может проявиться даже не в том месте, которое подвергалось облучению.

Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При радиоактивном облучении увеличивается также вероятность появления злокачественных опухолей.

Излучение от смартфонов: насколько это опасно и как себя защитить?

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Китайские бренды производят аппараты с самым высоким уровнем излучения

Современные люди проводят огромное количество времени, общаясь по мобильным телефонам, но лишь немногие понимают, как именно они работают и как воздействуют на наш организм.

Насколько вредно излучение, исходящее от вашего мобильного?

Может ли постоянное использование телефона привести к возникновению раковой опухоли?

Можно ли что-нибудь сделать, чтобы защитить себя от вредного воздействия?

В течение многих лет ученые пытаются ответить на эти вопросы, но до сих пор не было опубликовано ни одного убедительного исследования, которое бы поставило точку в этих дебатах.

Что мы точно знаем, так это то, что мобильная связь производит электромагнитные волны в радиочастотном диапазоне, которые относят к неионизирующему излучению.

Эти волны гораздо слабее, чем ионизирующее излучение - вроде рентгеновских лучей, ультрафиолетового и гамма-излучения, способных проникать через ткани организма и наносить вред клеткам, меняя структуру ДНК. Однако полностью воздействие этого типа излучения на человеческий организм до сих пор не изучено.

Мир вокруг нас пронизан всевозможными радиоволнами: ультракороткие волны, на которых работают местные радиостанции, микроволновое излучение, производимое СВЧ-печками, тепловое излучение и видимый свет.

Известно, что неионизирующее излучение не обладает достаточной энергией, чтобы напрямую причинить вред структуре ДНК на клеточном уровне.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Риск, который представляют сотовые, полностью не изучен

Однако согласно инофрмации, размещенной на сайте Американского онкологического общества (ACS), существуют вполне реалистичные опасенияотносительно того, что сотовые телефоны могут увеличивать риск возникновения опухолей мозга и других видов опухолей в области головы и шеи.

При чрезвычайно высокой интенсивности радиоволны могут нагревать ткани тела. Именно на этом принципе основана работа микроволновых печей.

Несмотря на то, что энергия, излучаемая мобильными телефонами, неизмеримо ниже, и ее недостаточно для того, чтобы повысить температуру в человеческом организме, исследователи из ACS говорят, что ясности в вопросе, причиняют ли они вред здоровью человека, нет, и в качестве меры предосторожности советуют по возможности сократить пользование мобильными.

Телефоны, излучающие больше и меньше всего

Чтобы измерить потнециальные риски для здоровья, которые несет с собой излучение, ученые предложили единицу измерения - удельный коэффициент поглощения (Specific Absorption Rate - SAR) электромагнитной энергии.

Это показатель электромагнитной энергии, которая поглощается в тканях тела человека во время пользования мобильным устройством.

Этот показатель варьируется в зависимости от марки и модели телефона, и производители обязаны сообщать, каков максимальный уровень SAR, излучаемый их товаром.

Эта информация должна быть доступна в интернете или же содержаться в инструкции по пользованию телефоном, однако мало кто из потребителей обращает на нее внимание.

Федеральное ведомство по радиационной защите ФРГ (BfS) создало базу данных, в которых сравниваются новые и старые смартфоны, чтобы посмотреть, какие из них излучают сильнее всего.

На первом месте - с самым высоким уровнем излучения - оказались китайские бренды, такие как OnePlus и Huawei, а также Lumia 630 компании Nokia.

  • Nokia Lumia 630 1,51

  • Huawei P9 Plus 1,48

  • Huawei GX8 1,44

  • Huawei Nova Plus 1,41

Getty Images

Также были опробованы телефоны iPhone 7 (на 10-м месте), iPhone 8 (на 12-м) и iPhone 7 Plus (15-е место), как и Sony Experia XZ1 Compact (11-е место), ZTE Axon 7 mini (13-е) и Blackberry DTEK60 (14-е).

К сожалению, не существует каких-либо универсальных рекомендаций на предмет "безопасного" уровня мобильного излучения, однако в Германии, например, действует правительственный орган Der Blaue Engel ("Голубой ангел"), который устанавливает экологические стандарты и уже зарекомендовал себя как надежное руководство для потребителя.

Этот орган считает безопасными только те мобильные телефоны, у которых показатель SAR не превышает 0,60 ватт на кг.

Все телефоны, которые попали в их список, имеют уровень SAR, вдвое превышающий этот показатель, а возглавлят список модель OnePlus 5T с показателем в 1,68 ватт/кг.

Меньше всего излучения исходит от таких смартфонов, как Sony Experia M5 (0,14), Samsung Galaxy Note 8 (0,17) и S6 edge+ (0,22), Google Pixel XL (0,25) Samsung Galaxy S8 (0,26) и S7 edge (0,26).

Чтобы проверить уровень излучения вашего телефона, загляните в прилагавшуюся к нему инструкцию или зайдите на вебсайт производителя, или же вы можете посетить сайт Федерального агентства связи США.

Как избежать воздействия излучения?

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Избегайте близкого контакта с антенной телефона

Самый мощный радиосигнал - у передающей антенны, которая у современных смартфонов скрыта внутри корпуса.

Волны теряют энергию и слабеют по мере удаления от телефона.

Большинство пользователей во время разговора держат мобильный у уха, однако чем ближе антенна к голове, тем выше ожидаемое воздействие излучаемой энергии, согласно ACS.

Как полагают ученые, ткани, находящиеся ближе всего к корпусу телефона, поглощают больше энергии, чем те, которые располагаются дальше, и есть способы, которые помогут свести к минимуму вредное воздействие:

  • Сократите количество времени, которые вы проводите, общаясь по телефону.
  • Пользуйтесь динамиками телефона или гарнитурой - таким образом вы сможете держать телефон на удалении от головы.
  • Располагайтесь, по возможности, как можно ближе к мачте сотовой связи: мобильные телефоны настраиваются таким образом, чтобы по минимуму затрачивать энергию для получения хорошего сигнала. Чем дальше вы находитесь от мачты (или внутри здания или места, где плохой прием), тем больше энергии потребуется вашему телефону для получения хорошего сигнала.
  • Выбирайте аппараты с низким показателем SAR.

Чем измеряют радиацию – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

В последние несколько десятилетий люди привыкли к мысли об опасности радиоактивного излучения. Но желание избежать этой опасности сталкивается с серьезной проблемой. Человек не может ощутить радиацию. Ни один из наших органов чувств ее не воспринимает. Поэтому на помощь должны прийти приборы. Современные дозиметры-радиометры совмещают в себе функции измерения дозы излучения и его активности. 

 

 

Самые последние разработки, например, приборы серии DO-RA, функционируют на базе любых портативных электронных устройств и на всех основных мобильных операционных системах: iOS, Android, WP и др. Таким образом, обладатели приборов смогут вести самостоятельный контроль избыточного ионизирующего излучения, а также проанализировать подозрительные объекты, продукты питания и жидкости, строительные материалы и жилища. 

Радиация – это излучение, способное отрывать от атомов окружающие их электроны, превращая эти атомы в положительно заряженные ионы (отсюда название – ионизирующее излучение). Опасность излучения для организма тоже объясняется этим свойством: ионизирующие излучение повреждает молекулы в организме и нарушает их нормальное функционирование (развивается лучевая болезнь). 

Наиболее опасно гамма-излучение - защитить от него могут только толстые стены или пластины свинца.

Как установил еще Резерфорд, основных видов ионизирующего излучения три, они обозначаются тремя первыми буквами греческого алфавита. Альфа-излучение представляет собой поток ядер гелия-4 (два нейтрона + два протона). Бета-излучение – это поток электронов (иногда - позитронов). Гамма-излучение – поток фотонов с высокой энергией. Есть и более редкие виды ионизирующего излучения, например, поток нейтронов. 

Альфа-излучение, возникающее при радиоактивном распаде, не может проникнуть через поверхностные слои кожи человека, состоящие из мертвых клеток. Оно способно нанести вред здоровью только если человек проглотит его источник. Бета-частицы задерживаются кожей, но могут стать причиной лучевых ожогов. Наиболее опасно гамма-излучение - защитить от него могут только толстые стены или пластины свинца. 

На заре исследования радиоактивности для ее обнаружения использовали долгий и неточный метод - фотопластинки. Этот светочувствительный материал засвечивается без света под воздействием радиации. В 1908 году появился «счетчик Гейгера», прибор для регистрации ионизирующего излучения, изобретенный немецким физиком Гансом Гейгером. Более правильное его название «счетчик Гейгера – Мюллера», так как в разработке более совершенной конструкции, появившейся к 1928 году, принял участие коллега Гейгера Вальтер Мюллер. Прибор представляет собой газовый электроконденсатор – вакуумную трубку, заполненную аргоном или неоном. Если рядом с ней окажется радиоактивное вещество, его излучение проникнет в трубку и заставит газ светиться - через трубку проходит электрический ток. Этот ток пропускается через счетчик, и таким образом можно узнать количество радиации, попавшее в трубку. 

При измерении радиации учитывают экспозиционную, поглощенную, эквивалентную и эффективную дозы, а также активность источника излучения.

Другой метод регистрации ионизирующих излучений основан на использовании сцитилляторов – веществ, способных в ответ на попадающее в них ионизирующее излучение испускать свет. Первый такой детектор на основе сульфида цинка (так называемый «спинтарископ») создал в 1909 году всё тот же Ганс Гейгер совместно с Эрнстом Марсденом. При использовании первых сцинтилляторных детекторов ученые зрительно регистрировали эти вспышки света. Для этого приходилось часами сидеть в темной комнате, глядя в микроскоп. Затем детекторы стали снабжать фотоумножителями – устройствами, преобразующими свет в электрический импульс, который довольно легко зарегистрировать. 

При измерении радиации учитывают экспозиционную, поглощенную, эквивалентную и эффективную дозы. Первая определяет степень ионизации воздуха и измеряется в рентгенах. Количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное веществом, определяет поглощающая доза, измеряется в греях (одна сотая грея – рад). Эквивалентная доза учитывает различие между воздействием на организм разных видов излучения, поскольку более тяжелые частицы (например, альфа-излучение), попадая в организм, ионизируют больше молекул, чем легкие (гамма и бета-излучение), то при одинаковой поглощенной дозе степень их воздействия будет разной. Измеряется в зивертах (одна сотая зиверта - бэр - биологический эквивалент рада). Эффективная доза, также измеряемая в зивертах, учитывает разную чувствительность тканей организма к излучению: облучение костного мозга или легких более опасно, чем щитовидной железы и печени, а для клеток кожи опасность еще меньше. Активность источника излучения описывает интенсивность радиоактивного распада в источнике. Основная единица измерения активности называется беккерель, она равна одному акту распада в секунду. 

 

 

Приборы, разработанные компанией ОАО «Интерсофт Евразия», резидентом кластера ядерных технологий Фонда «Сколково», измеряют как дозу, так и активность излучения и представляют собой целую серию DO-RA (дозиметр-радиометр). К ним относятся модель DO-RA.Classic со счетчиком Гейгера-Мюллера и перспективная модель DO-RA.Ultra, разрабатываемая в рамках гранта Сколково, с детектором ионизирующего излучения на основе кремния (Si). 

Важная особенность DO-RA состоит в том, что они функционируют на базе любых портативных электронных устройств: смартфоны, планшеты, ноутбуки. Детектор подсоединяется к устройству через аудиовыход, либо через USB разъем или используя протокол беспроводной связи BLE (Bluetooth). Программы, обеспечивающие работу дозиметра-радиометра, существуют для всех основных мобильных операционных систем: iOS, Android, WP и др.

Устройство позволяет измерять дозу поглощенного излучения за определенное время, строит временной график дозы, замеряет активность источника излучения. Есть и дополнительные функции, например, возможность сфотографировать место замера с автоматической фиксацией информации о времени замера, величине фона (мощности дозы) и географических координатах.

 

 

Детектор DoRaSi на основе кремния и собственных патентов, который используется в устройствах, способен не только измерять излучение, но и определять тип его источника излучения: уран, цезий, иод. Правда это новшество будет реализовано только в следующих версиях устройств линии DO-RA. 

На днях «Интерсофт Евразия» получила первый патент в США и в Японии, а ранее в Китае на дозиметр-радиометр «ДО-РА» с твердотельным детектором индикации и измерения ионизирующего излучения для смартфонов и компьютеров. По словам кандидата технических наук Владимира Елина, изобретателя и руководителя проекта ДО-РА, теперь компания будет защищена при производстве и продаже дозиметра на рынках США, Японии и Китая, которые обладают огромным потенциалом в миллиарды долларов в год. По его прогнозам, разработка будет особенно востребована в местах пострадавших от ядерных катастроф, таких как Украина, Япония и на сопредельных территориях. Кроме того, команда разработчиков проектирует сейчас очень компактное устройства DO-RA.Modul для модульного смартфона Project Ara, разрабатываемого компанией Google.консультация психолога для ваших близких

GammaSense: как измерить гамма-излучение?

Для проекта GammaSense мы создали сеть граждан, которые помогают измерять радиоактивное излучение. Эта сеть позволяет гражданам добавлять свои собственные данные к измерениям радиации, проводимым государственными органами. Кроме того, мы считаем, что картина, предоставляемая существующей небольшой сетью официальных высококачественных датчиков, улучшается за счет добавления более крупной сети дешевых датчиков немного более низкого качества.

Раньше мы фокусировались на измерении гамма-излучения с помощью смартфонов.Этот тип излучения является наиболее проникающим и поэтому лучше всего может быть измерен в различных местах. Метод смартфона использует тот факт, что датчик CMOS в камере чувствителен к гамма-излучению.

На тестовой установке RIVM (один из наших партнеров) продемонстрировал, что этот подход действительно работает. К сожалению, датчики, используемые в этом методе, недостаточно чувствительны для большинства наших случаев использования. Обнаружение уровней радиации с помощью этого метода было бы возможно в случае ядерной катастрофы, но более низкие уровни радиации невозможно измерить с помощью смартфона.

Следовательно, в этом проекте мы также должны использовать более традиционные методы измерения гамма-излучения.

Оборудование с открытым исходным кодом

Радиация может быть одновременно захватывающей и тревожной. Если вы быстро поищете в Интернете, вы увидите, что энтузиасты-любители уже много лет измеряют радиоактивность как часть хобби-электроники. А недавняя катастрофа на атомной электростанции в Фукусиме привела к множеству инициатив (включая Safecast и radmon.org) и проекты DIY, чтобы помочь уменьшить угрозу, которую радиация представляет для здоровья человека. В целом, есть три категории датчиков, которые нас интересуют, основанные соответственно на датчиках на PIN-диодах, сцинтилляционном детектировании и трубках Гейгера-Мюллера. Последняя категория, кажется, лучше всего соответствует нашим критериям, потому что вы можете купить достаточно чувствительные лампы за небольшую сумму денег.

Поскольку так много всего происходит в области оборудования с открытым исходным кодом, кажется очевидным опираться на хорошую работу других.По этой причине мы изучаем и оцениваем различные инициативы. Самое важное решение, которое мы должны принять, - это выбрать электронику, которая управляет лампой Гейгера-Мюллера и самой лампой. Мы начали наш поиск с заказа различных компонентов и опробования их всех. Чтобы сократить количество вариантов выбора правильной трубки, мы в значительной степени полагались на опыт других. Основываясь на нашем исследовании, мы обнаружили, что лампы советской эпохи по-прежнему довольно популярны благодаря своей прочности, надежности и невысокой цене.Потребовался некоторый поиск, но в конце концов мы обнаружили, что эти трубки можно получить у российских поставщиков через немецкую версию eBay.

Для другой электроники мы исследовали различные комплекты оборудования с открытым исходным кодом. В этом случае наиболее важными вещами, которые следует учитывать, были: стоимость оборудования, доступность оборудования для широкой публики и качество документации по оборудованию. В частности, качество документации очень важно в тех случаях, когда нам необходимо внести свои коррективы.

Тестирование

После заказа комплекта и послеобеденной пайки наступает самый волнующий момент: попробовать его. Радиоактивное излучение - это естественное явление, пронизывающее нашу окружающую среду. Поэтому чувствительный датчик всегда улавливает определенное количество безвредного фонового излучения. Единственный способ узнать, действительно ли работает ваш новый счетчик Гейгера, - это если вы можете повлиять на количество окружающего излучения с помощью источника радиоактивности. К счастью, не так-то просто достать радиоактивный материал! Однако исторически радиоактивный материал использовался в различных обычных предметах для дома, кухни и сада.Используя эти знания, мы смогли найти красивую чашку для мороженого из зеленого уранового стекла у интернет-антиквара. И да, стекло действительно кажется радиоактивным. Невероятно думать, что это стекло излучает сотни частиц в минуту уже более века (а уран, из которого оно сделано, гораздо дольше).

Продолжение

В дальнейшем мы планируем определить, какая комбинация оборудования и трубки лучше всего соответствует нашим потребностям.Для этого мы сравним наборы (как трубки, так и оборудование) с откалиброванным измерительным оборудованием, а также рассмотрим другие аспекты, такие как энергопотребление и надежность. На основе этого исследования мы определим технические характеристики нашей измерительной станции и настройки, которые нам необходимо будет внести в оборудование. Мы также создадим платформу для сбора и анализа данных в реальном времени с измерительных станций.

Как размещение измерительных станций, так и анализ данных потребуют особого внимания.Как упоминалось ранее, радиация возникает в природе и, конечно же, не всегда является результатом деятельности атомных электростанций. В результате никогда нельзя быть уверенным в том, что вызывает срабатывание счетчика Гейгера. Однако аномальный паттерн в измерительной сети действительно может указывать на то, что происходит что-то . Мы также можем дополнительно исключить случайность в наших измерениях, связав данные с наших измерительных станций с другими доступными данными. Например, если бы вы знали, что идет поезд, перевозящий ядерные отходы, и измерили прирост вдоль пути именно в тот момент, когда мимо проезжал ядерный транспорт, вы бы предположили, что эти события были связаны.

В конечном итоге проект будет успешным только в том случае, если нам удастся действительно запустить и запустить сеть. Мы, конечно, будем играть координирующую роль, но нам также понадобится помощь энтузиастов, которые хотят внедрить станцию ​​мониторинга. Вам интересно? Следите за этим проектом!

Ссылки
  • OpenGeiger предлагает обширную информацию об измерении радиоактивности своими руками.
  • Комплект DIYGeiger, как показано в блоге
  • Измерительная сеть uRADMonitor с собственным оборудованием, созданная с помощью краудфандинга
  • Safecast, измерительная сеть и сообщество с собственным оборудованием с открытым исходным кодом
  • Радмон.org, платформа для обмена измерениями с различных типов оборудования
  • OpenRadiation, французская измерительная сеть с собственным оборудованием

Основы радиации

Что такое радиация?

Радиация - это энергия, которая исходит от источника, перемещается в космосе и может проникать через различные материалы. Свет, радио и микроволны - это типы излучения, которые называются неионизирующими. Вид излучения, обсуждаемый в этом документе, называется ионизирующим излучением , потому что он может производить заряженные частицы (ионы) в веществе.

Ионизирующее излучение создается нестабильными атомами. Нестабильные атомы отличаются от стабильных атомов, потому что нестабильные атомы имеют избыток энергии или массы, или и того, и другого. Излучение также может производиться высоковольтными устройствами (например, рентгеновскими аппаратами).

Считается, что нестабильные атомы радиоактивны . Чтобы достичь стабильности, эти атомы испускают избыточную энергию или массу. Эти выбросы называются излучением . Виды излучения - электромагнитное (например, свет) и дисперсное (т.е. масса, выделяемая вместе с энергией движения). Гамма-излучение и рентгеновские лучи являются примерами электромагнитного излучения. Гамма-излучение исходит из ядра, а рентгеновское излучение исходит из электронной части атома. Бета- и альфа-излучение являются примерами излучения твердых частиц.

Интересно, что везде в нашей окружающей среде присутствует естественная радиация " фон ". Он исходит из космоса (то есть космических лучей) и из встречающихся в природе радиоактивных материалов, содержащихся в Земле и в живых существах.

Облучение от различных источников

Источник Экспозиция
Внешнее фоновое излучение 0,60 мЗв y -1 , в среднем по США
Естественный K-40 и другие радиоактивные вещества в организме 0,4 мЗв y -1
Авиаперелет туда и обратно (Нью-Йорк - Лос-Анджелес) 0,05 мЗв
Эффективная доза при рентгенографии грудной клетки 0.10 мЗв на просмотр
Радон в доме 2,00 мЗв y -1 (переменная)
Искусственные (медицинские рентгеновские снимки и т. Д.) 0,60 мЗв y -1 (в среднем)

Какие типы излучения бывают?

Обычно встречается излучение одного из четырех типов: альфа-излучение, бета-излучение, гамма-излучение и рентгеновское излучение. Нейтронное излучение также встречается на атомных электростанциях и высотных полетах и ​​испускается некоторыми промышленными радиоактивными источниками.

  • Альфа-излучение

    Альфа-излучение - это тяжелая частица с очень коротким радиусом действия, которая на самом деле представляет собой выброшенное ядро ​​гелия. Некоторые характеристики альфа-излучения:
    1. Большая часть альфа-излучения не проникает через кожу человека.
    2. Альфа-излучающие материалы могут быть вредными для человека при вдыхании, проглатывании или всасывании через открытые раны.
    3. Для измерения альфа-излучения было разработано множество инструментов.Специальное обучение использованию этих инструментов необходимо для проведения точных измерений.
    4. Зонд Гейгера-Мюллера (GM) с тонким окном может обнаруживать присутствие альфа-излучения.
    5. Приборы не могут обнаружить альфа-излучение даже через тонкий слой воды, пыли, бумаги или другого материала, потому что альфа-излучение не проникает внутрь.
    6. Альфа-излучение распространяется по воздуху только на небольшое расстояние (несколько дюймов), но не представляет опасности.
    7. Альфа-излучение не проникает через одежду.
    Примеры некоторых альфа-излучателей: радий, радон, уран, торий.
  • Бета-излучение

    Бета-излучение - это легкая частица с коротким радиусом действия и фактически выброшенный электрон. Некоторые характеристики бета-излучения:
    1. Бета-излучение может перемещаться по воздуху на несколько футов и обладает средней проникающей способностью.
    2. Бета-излучение может проникать в кожу человека до «зародышевого слоя», где образуются новые клетки кожи.Если позволить высоким уровням загрязняющих веществ с бета-излучением оставаться на коже в течение длительного периода времени, они могут вызвать повреждение кожи.
    3. Загрязняющие вещества, излучающие бета, могут быть вредными при хранении внутри.
    4. Большинство бета-излучателей можно обнаружить с помощью исследовательского инструмента и зонда G-M с тонким окном (например, типа «блины»). Однако некоторые бета-излучатели производят очень низкоэнергетическое, плохо проникающее излучение, которое может быть трудно или невозможно обнаружить. Примерами этих трудно обнаруживаемых бета-излучателей являются водород-3 (тритий), углерод-14 и сера-35.
    5. Одежда обеспечивает некоторую защиту от бета-излучения.
    Примеры некоторых чистых бета-излучателей: стронций-90, углерод-14, тритий и сера-35.
  • Гамма и рентгеновское излучение

    Гамма-излучение и рентгеновское излучение - это электромагнитное излучение с высокой проникающей способностью. Некоторые характеристики этих излучений:
    1. Гамма-излучение или рентгеновские лучи способны перемещаться на много футов в воздухе и на много дюймов в тканях человека.Они легко проникают через большинство материалов и иногда называются «проникающим» излучением.
    2. Рентгеновские лучи похожи на гамма-лучи. Рентгеновские лучи тоже проникают. Закрытые радиоактивные источники и машины, излучающие соответственно гамма-излучение и рентгеновское излучение, представляют в основном внешнюю опасность для человека.
    3. Гамма-излучение и рентгеновские лучи - это электромагнитное излучение, такое как видимый свет, радиоволны и ультрафиолетовый свет. Эти электромагнитные излучения различаются только количеством имеющейся энергии.Гамма-лучи и рентгеновские лучи - самые энергичные из них.
    4. Для защиты от гамма-излучения необходимы плотные материалы. Одежда мало защищает от проникающего излучения, но предотвращает загрязнение кожи веществами, излучающими гамма-излучение.
    5. Гамма-излучение легко обнаруживается измерительными приборами с детектором йодида натрия.
    6. Гамма-излучение и / или характеристическое рентгеновское излучение часто сопровождают испускание альфа- и бета-излучения во время радиоактивного распада.
    Примеры некоторых гамма-излучателей: йод-131, цезий-137, кобальт-60, радий-226 и технеций-99m.

Как измеряется радиация?

Международная система единиц (СИ) для измерения радиации в настоящее время является официальной системой измерения и использует «серый» (Гр) и «зиверт» (Зв) для поглощенной и эквивалентной дозы соответственно.

В Соединенных Штатах, поглощенная доза излучения , эквивалент дозы, и облучение измерялись и указывались в традиционных единицах, называемых рад , rem , или рентген (R) соответственно.

Для практических целей, связанных с гамма- и рентгеновским излучением, эти единицы измерения воздействия или дозы считаются равными. Облучение может происходить от внешнего источника, облучающего все тело, конечность или другой орган или ткань, что приводит к дозе внешнего облучения . С другой стороны, радиоактивный материал, осевший внутри, может вызвать дозу внутреннего облучения на все тело или другой орган или ткань.

Меньшие доли этих измеренных величин часто имеют префикс e.г., милли (м) означает 1/1000. Например, 1 Зв = 1000 мЗв. Микро (μ) означает 1/1000000. Итак, 1 Зв = 1000000 мкЗв.

Преобразования следующие:

  • 1 Гр = 100 рад
  • 1 мГр = 100 мрад
  • 1 Зв = 100 бэр
  • 1 мЗв = 100 мбэр

С помощью систем подсчета радиации события радиоактивного преобразования могут быть измерены в единицах «распадов в минуту» (dpm) и, поскольку инструменты не являются 100-процентными, «отсчетов в минуту» (cpm).Уровни фонового излучения обычно меньше 0,10 мкЗв в час, но из-за различий в размере и эффективности детекторов показания cpm на стационарных мониторах и различных портативных измерительных приборах будут значительно отличаться.

Сколько радиоактивных материалов присутствует?

Размер или вес определенного количества материала не указывает, сколько присутствует радиоактивность. Большое количество материала может содержать очень небольшое количество радиоактивности, или очень небольшое количество материала может иметь большую радиоактивность.

Например, уран-238 с периодом полураспада 4,5 миллиарда лет имеет только 5,5 МБк активности на фунт, в то время как кобальт-60 с периодом полураспада 5,3 года имеет почти 19000 ТБк активности на фунт. . Эта «удельная активность» или кюри на единицу массы радиоизотопа зависит от уникального периода полураспада радиоактивного и определяет время, необходимое для распада половины радиоактивных атомов.

В системе СИ используется единица измерения радиоактивности беккерель (Бк) .Более старая, традиционная единица измерения, ранее использовавшаяся в Соединенных Штатах, - это кюри (Ки) .

Общими кратными беккерелю являются мегабеккерель (1 МБк = 1 000 000 Бк) и гигабеккерель (1 ГБк = 1 000 000 000 Бк).

Один кюри равен 37 миллиардам Бк. Поскольку Bq представляет собой такое маленькое количество, можно увидеть префикс, указывающий на большой множитель, используемый с Bq следующим образом:

  • 37 ГБк = 37 млрд Бк = 1 кюри
  • 1 МБк = 1 миллион Бк = ~ 27 микрокюри
  • 1 ГБк = 1 миллиард Бк = ~ 27 милликюри
  • 1 ТБк = 1 триллион Бк = ~ 27 кюри

Как можно обнаружить излучение?

Излучение не может быть обнаружено человеческими чувствами.Доступны различные портативные и лабораторные приборы для обнаружения и измерения излучения. Наиболее распространенные портативные или переносные инструменты:

  1. Счетчик Гейгера с трубкой Гейгера-Мюллера (G-M) или зондом. Трубка G-M - это газонаполненное устройство, которое при приложении высокого напряжения создает электрический импульс, когда излучение взаимодействует со стенкой или газом в трубке. Эти импульсы преобразуются в показания измерительного прибора. Если в инструменте есть динамик, импульсы также издают слышимый щелчок.Обычными единицами считывания являются рентген в час (R / hr), миллирентген в час (mR / hr), бэр в час (rem / hr), миллибэр в час (mrem / hr) и количество импульсов в минуту (cpm). Зонды G-M (например, «блинового» типа) чаще всего используются с портативными приборами для радиационной разведки для измерения загрязнения. Однако для измерений экспозиции можно использовать трубки G-M с компенсацией энергии. Кроме того, часто измерители, используемые с зондом G-M, также подходят для других зондов обнаружения излучения. Например, сцинтилляторный зонд на основе сульфида цинка (ZnS), чувствительный только к альфа-излучению, часто используется для полевых измерений, когда необходимо измерять альфа-излучающие радиоактивные материалы.
  2. Измеритель MicroR с детектором йодида натрия. Твердый кристалл йодида натрия создает импульс света при взаимодействии с ним. Этот импульс света преобразуется в электрический сигнал с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), который выдает показания на измерительном приборе. Импульс света пропорционален количеству света и энергии, вложенной в кристалл. Эти инструменты чаще всего имеют схемы верхнего и нижнего дискриминатора энергии и при правильном использовании в качестве одноканальных анализаторов могут предоставить информацию о гамма-энергии и идентифицировать радиоактивный материал.Если в инструменте есть динамик, импульсы также издают слышимый щелчок, что является полезной функцией при поиске потерянного источника. Обычными единицами считывания являются микрорентген в час (мкР / час) и / или количество импульсов в минуту (имп / мин). Детекторы йодида натрия можно использовать с портативными приборами или большими стационарными радиационными мониторами. Вместо иодида натрия также используются специальный пластик или другие инертные кристаллические «сцинтилляционные» материалы.
  3. Портативный многоканальный анализатор. Кристалл йодида натрия и ФЭУ, описанные выше, в сочетании с небольшим электронным блоком многоканального анализатора (MCA) становятся гораздо более доступными и распространенными.Когда используются библиотеки данных гамма-излучения и процедуры автоматической идентификации энергии гамма-излучения, эти портативные инструменты могут автоматически определять и отображать тип присутствующих радиоактивных материалов. При работе с неизвестными источниками излучения это очень полезная функция.
  4. Ионизационная (ионная) камера. Это заполненная воздухом камера с электропроводящей внутренней стенкой и центральным анодом и относительно низким приложенным напряжением. Когда первичные ионные пары образуются в объеме воздуха в результате взаимодействия рентгеновского или гамма-излучения в стенке камеры, центральный анод собирает электроны и генерируется небольшой ток.Это, в свою очередь, измеряется схемой электрометра и отображается в цифровом или аналоговом виде. Эти инструменты должны быть правильно откалиброваны для отслеживаемого источника излучения и предназначены для обеспечения точного измерения поглощенной дозы в воздухе, которая с помощью соответствующих коэффициентов пересчета может быть связана с дозой для ткани. Поскольку большинство ионных камер находятся под открытым небом, их необходимо корректировать на изменение температуры и давления. Обычными единицами считывания являются миллирентгены и рентген в час (мР / ч или Р / ч).(Примечание : для практических целей считайте, что рентген, рад и бэр равны гамма- или рентгеновскому излучению. Таким образом, 1 мР / ч эквивалентен 1 мбэр / ч.)
  5. Нейтронный измеритель REM с пропорциональным счетчиком. Пропорциональная счетная трубка с трифторидом бора или гелием-3 представляет собой заполненное газом устройство, которое при приложении высокого напряжения создает электрический импульс, когда нейтронное излучение взаимодействует с газом в трубке. Поглощение нейтрона ядром бора-10 или гелия-3 вызывает мгновенное испускание ядра гелия-4 или протона соответственно.Эти заряженные частицы могут затем вызвать ионизацию газа, который собирается в виде электрического импульса, как в трубке G-M. Эти пропорциональные счетчики для измерения нейтронов требуют большого количества водородсодержащего материала вокруг них, чтобы замедлить нейтрон до тепловой энергии. Другие окружающие фильтры позволяют детектировать соответствующее количество нейтронов и, таким образом, обеспечивают отклик с постоянной энергией по отношению к эквиваленту дозы. Конструкция и характеристики этих устройств таковы, что количество накопленного вторичного заряда пропорционально количеству первичных ионов, произведенных излучением.Таким образом, с помощью электронных схем дискриминатора можно отдельно измерять различные типы излучения. Например, гамма-излучение до довольно высоких уровней легко отклоняется в счетчиках нейтронов.
  6. Детекторы радона. Для измерения радона дома или на работе используется ряд различных методов (например, на урановых рудниках). Они варьируются от сбора продуктов распада радона на воздушном фильтре и их подсчета, экспонирования баллона с углем в течение нескольких дней и выполнения гамма-спектроскопии для поглощенных продуктов распада, экспонирования электретно-ионной камеры и считывания, а также длительного воздействия пластика CR39. с последующим химическим травлением и подсчетом альфа-треков.Все эти подходы имеют разные преимущества и недостатки, которые следует оценить перед использованием.

Наиболее распространенные лабораторные инструменты:

  1. Жидкостные сцинтилляционные счетчики. Жидкий сцинтилляционный счетчик (ЖСМ) - это традиционный лабораторный прибор с двумя противоположными ФЭУ, которые просматривают пробирку, содержащую образец и жидкую сцинтилляционную жидкость или коктейль. Когда образец испускает излучение (часто низкоэнергетическое бета), сам коктейль, будучи детектором, вызывает импульс света.Если оба ФЭУ обнаруживают свет в совпадении, счет считается подсчитанным. При использовании экранирования, охлаждения ФЭУ, различения энергии и этого подхода подсчета совпадений могут быть достигнуты очень низкие фоновые подсчеты и, следовательно, низкие минимально обнаруживаемые активности (MDA). Большинство современных установок LSC имеют возможность получения нескольких проб и автоматического сбора, обработки и хранения данных.
  2. Пропорциональный счетчик. - Обычным лабораторным прибором является стандартный пропорциональный счетчик с лотком и камерой для подсчета проб и потоком аргона / метана через счетный газ.В большинстве устройств используется очень тонкое (микрограмм / см2) окно, в то время как в некоторых нет окон. Экранирование и идентичные защитные камеры используются для уменьшения фона, и, в сочетании с электронной дискриминацией, эти инструменты могут различать альфа- и бета-излучение и обеспечивать низкий уровень MDA. Подобно устройствам LSC, упомянутым выше, эти пропорциональные счетчики имеют возможность многократной выборки и автоматический сбор, сокращение и хранение данных. Такие счетчики часто используются для подсчета образцов мазка / протирания или воздушного фильтра.Кроме того, пропорциональные счетчики расхода газа большой площади с тонкими (миллиграмм / см2) майларовыми окнами используются для подсчета всего тела и конечностей рабочих на внешнее загрязнение при выходе из зоны радиологического контроля.
  3. Многоканальная система анализатора. - Лабораторный MCA с кристаллом йодида натрия и PMT (описанным выше), твердотельным германиевым детектором или кремниевым детектором может обеспечить мощные и полезные возможности для подсчета жидких или твердых матричных образцов или других подготовленных извлеченных радиоактивных образцов. .Большинство систем используется для подсчета гамма-излучения, а некоторые кремниевые детекторы используются для альфа-излучения. Эти системы MCA также могут использоваться с хорошо экранированными детекторами для подсчета радиоактивного материала, депонированного внутри органов или тканей, для измерений биологических анализов. Во всех случаях MCA обеспечивает возможность отсчета и подсчета по энергии и, таким образом, идентифицировать излучатель. Опять же, большинство систем имеют возможность автоматического сбора, сокращения и хранения данных.

Как снизить уровень радиационного облучения и измерить его?

Хотя некоторое радиационное облучение является естественным в нашей среде, желательно поддерживать радиационное облучение на разумно достижимом низком уровне (ALARA) в производственных условиях.Это достигается методами времени , расстояния и экранирования .

Время: Чем короче время нахождения в поле излучения, тем меньшее радиационное воздействие вы получите. Работайте быстро и качественно. Планируйте свою работу перед тем, как входить в радиационное поле.

Расстояние: Чем дальше человек от источника радиации, тем меньше доза радиации. Уровни уменьшаются пропорционально квадрату расстояния.Не прикасайтесь к радиоактивным материалам. Используйте устройства дистанционного управления и т. Д. Для перемещения материалов, чтобы избежать физического контакта.

Экранирование: Размещение радиоактивного источника за массивным объектом создает барьер, который может снизить радиационное воздействие.

Административный и технический контроль: Использование административного и технического контроля имеет важное значение для поддержания уровня радиационного облучения ALARA.

Мониторинг профессионального радиационного облучения - фундаментальный аспект радиационной защиты.Это можно сделать путем измерения полей излучения с помощью ручных приборов, описанных выше, и, если условия воздействия предсказуемы и относительно низкие (т.е. менее 10% от нормативного предела), ожидаемые воздействия могут быть рассчитаны и задокументированы. В качестве альтернативы можно проводить регулярные полевые измерения радиации и выдавать работникам дозиметры для персонала.

Пленочный бейдж - Пленочный бейдж - одно из первых устройств, используемых для измерения воздействия гамма-излучения радия и рентгеновских лучей на рабочих.Первоначально пакеты стоматологической рентгеновской пленки носили и периодически проявляли, чтобы увидеть степень потемнения. Позже специальные металлические фильтры были использованы в держателе рентгеновской пленки с открытым окном, чтобы обеспечить неизолированную площадь пленки для измерения бета-излучения при высоких энергиях. При соответствующей калибровке экспозиции в зависимости от оптической плотности эти устройства обеспечивают точное измерение внешнего облучения рабочего и постоянный учет.

Значок термолюминесцентного дозиметра (TLD) - Значок TLD представляет собой устройство для мониторинга персонала с особыми химическими соединениями (например,g., фторид лития) в порошке в твердой форме, сохраняющем энергию, выделенную в результате радиационного воздействия. Эти TL-материалы излучают свет при последующем нагревании в считывающем устройстве. Свет обнаруживается ФЭУ, и посредством калибровки электрический ток обеспечивает пропорциональную меру воздействия излучения. Однако после считывания сигнал с этих устройств по большей части стирается. Таким образом, контроль качества измерений должен соответствовать самым строгим стандартам. Национальный институт стандартов и технологий (NIST) разработал национальную программу добровольной аккредитации лабораторий (NAVLAP) для всей внешней дозиметрии (e.г., пленка, ДВУ) процессоры. Перекрестные проверки, проверенные процедуры, инспекции на месте и т. Д. - все это дает уверенность в том, что результаты дозиметра имеют высшее качество.

Значок оптически стимулированной люминесценции (OSL) - Технология дозиметра / считывателя OSL является относительно новой и использует лазер для стимуляции материала оксида алюминия, который был на значке для радиационного мониторинга персонала, подвергающегося профессиональному облучению. Благодаря оптически стимулированной люминесценции крошечный кристалл улавливает и накапливает энергию от воздействия полей ионизирующего излучения.Степень воздействия можно определить, посветив на кристалл зеленым светом и измерив интенсивность излучаемого синего света. Системы OSL допускают мгновенные считывания, которые могут повторяться, в отличие от TLD, которые требуют 20 или 30 секунд для одноразового считывания.

Карманная ионизационная (ионная) камера - это герметичная цилиндрическая камера, заполненная воздухом, иногда называемая дозиметром с прямым считыванием (DRD) или дозиметром с кварцевым волокном (QFD), с заряженным кварцевым волокном, которое можно непосредственно наблюдать через встроенный -в микроскопе.Эту нить можно увидеть на шкале обычно от 0 до 200 миллирентген или от 0 до 5 R. Ионизирующее гамма-излучение, проходящее через камеру, вызывает разряд устройства и отклонение волокна вверх по шкале. При правильном изготовлении, обслуживании и калибровке эти устройства обеспечивают довольно точные прямые измерения внешнего воздействия. В конце 1980-х был представлен тонкостенный тип, более чувствительный к рентгеновским лучам диагностической энергии. Преимущество этих DRD или QFD - мгновенная индикация радиационного облучения.Однако это хрупкие устройства, которые могут протекать. Рекомендуются частые калибровки и проверки на герметичность, а также использование двух дозиметров рядом. Показания, которые не совпадают в разумных пределах, должны вызывать подозрение.

Электронные дозиметры - Электронные дозиметры выпускаются с начала 1980-х годов. В этих устройствах используются трубки Гейгера-Мюллера с компенсацией энергии или твердотельные детекторы с вспомогательной электроникой в ​​корпусе, обычно размером с колоду игральных карт.Характеристики различаются по размеру, прочности, управлению пользователем, отображению накопленной дозы и / или мощности дозы, уставке сигнала тревоги, сроку службы батареи, компьютерному интерфейсу и т. Д.

Что такое радиоактивное загрязнение?

Если радиоактивный материал не находится в закрытом контейнере с источником, он может распространиться на другие объекты. Загрязнение происходит, когда материал, содержащий радиоактивные атомы, осаждается на материалах, коже, одежде или в любом другом месте, где это нежелательно. Важно помнить, что радиация не распространяется, не проникает «внутрь» или «внутрь» людей; скорее, это радиоактивное заражение , которое может распространяться.Человек, зараженный радиоактивным материалом, будет подвергаться радиационному облучению до тех пор, пока источник излучения (радиоактивный материал) не будет удален.

  • Человек внешне загрязнен, если радиоактивный материал попал на кожу или одежду.
  • Человек внутренне заражен, если радиоактивный материал вдыхается, проглатывается или всасывается через раны.
  • Окружающая среда загрязнена, если радиоактивный материал распространяется вокруг или не ограничен.

Как можно безопасно работать с радиацией или загрязнением?

Вы можете безопасно работать с радиацией и / или загрязнением, соблюдая несколько простых мер предосторожности:

  1. Используйте время, расстояние, экранирование и изоляцию, чтобы уменьшить воздействие.
  2. Дозиметры износа (например, пленки или бейджи ДВУ), если они выдаются.
  3. Избегать контакта с загрязнением.
  4. Носить защитную одежду, которую в случае загрязнения можно снять.
  5. Вымойте неабразивным мылом и водой любую часть тела, которая могла контактировать с загрязнением.
  6. Предположим, что все материалы, оборудование и персонал, контактировавшие с загрязнением, загрязнены. Перед уходом с места происшествия рекомендуется радиологический контроль.

Безопасно ли находиться рядом с источниками излучения?

Однократное облучение высокого уровня (т.е. более 100 мЗв), доставленное на все тело в течение очень короткого периода времени, может иметь потенциальные риски для здоровья.Из наблюдения за выжившими после атомной бомбардировки мы знаем, что очень высокие дозы радиации могут увеличить возникновение определенных видов заболеваний (например, рака) и, возможно, негативных генетических эффектов. Для защиты населения и радиационных работников (и окружающей среды) от потенциальных последствий хронического низкоуровневого облучения (т. Е. Менее 100 мЗв) текущая практика радиационной безопасности предполагает разумное предположение, что аналогичные неблагоприятные последствия возможны при длительном низкоуровневом облучении к радиации. Таким образом, риски, связанные с низкоуровневым медицинским, профессиональным облучением и облучением окружающей среды, согласно консервативным расчетам, пропорциональны рискам, наблюдаемым при высоком уровне облучения.Эти рассчитанные риски сравниваются с другими известными профессиональными опасностями и опасностями для окружающей среды, и соответствующие стандарты и политика безопасности были установлены международными и национальными организациями по радиационной защите (например, Международной комиссией по радиологической защите и Национальным советом по радиационной защите и измерениям) для контроля и ограничения потенциальные вредные радиационные эффекты.

Нормативные предельные дозы как для населения, так и для персонала устанавливаются федеральными агентствами (т.е., Агентство по охране окружающей среды, Комиссия по ядерному регулированию и Министерство энергетики) и государственные учреждения (например, государства, подписавшие соглашение), чтобы ограничить риск рака. Для ограничения других потенциальных биологических воздействий на кожу и хрусталик глаза рабочих применяются другие предельные дозы облучения.

Годовые пределы дозы излучения Агентство
Радиолог - 50 мЗв (NRC, "профессионально" подвергается)
Для населения - 1 мЗв (NRC, представитель общественности)
Для широкой публики - 0.25 мЗв (NRC, D&D все пути)
Для населения - 0,10 мЗв (EPA, воздушный тракт)
Для населения - 0,04 мЗв (EPA, канал питьевой воды)


Обновлено Келли Классик, физик-медик
Октябрь 2013

Информация, размещенная на этой веб-странице, предназначена только в качестве общей справочной информации. Конкретные факты и обстоятельства могут повлиять на применимость описанных здесь концепций, материалов и информации.Предоставленная информация не заменяет профессиональную консультацию, и на нее нельзя полагаться в отсутствие такой профессиональной консультации. Насколько нам известно, ответы верны на момент публикации. Имейте в виду, что со временем требования могут измениться, могут появиться новые данные, а ссылки в Интернете могут измениться, что повлияет на правильность ответов. Ответы - это профессиональное мнение эксперта, отвечающего на каждый вопрос; они не обязательно отражают позицию Общества физиков здоровья.

Измерение фонового гамма-излучения на северных Маршалловых островах

Значение

В период с 1946 по 1958 год на двух атоллах на севере Маршалловых островов было проведено 67 ядерных испытаний. выше естественных фоновых уровней. Вместо получения новых данных в недавних оценках уровней загрязнения на севере Маршалловых островов используются измерения, сделанные несколько десятилетий назад, для расчета нынешних уровней радиации.Напротив, мы сообщаем о своевременных измерениях на трех разных атоллах, а также предоставляем подробные сопоставления и моделируемые карты нескольких островов, включая острова Бикини и Ронгелап. Острова Бикини и Ронгелап представляют особый интерес, поскольку они имеют отношение к обсуждению переселения людей; действительно, наши значения радиации для острова Бикини выше, чем сообщалось ранее.

Abstract

Мы сообщаем об измерениях уровней фонового гамма-излучения на шести островах в северной части Маршалловых островов (Эниветак, Медрен и Рунит на атолле Эневетак; Бикини и Нам на атолле Бикини; и Ронгелап на атолле Ронгелап).Измеримый избыток радиации можно ожидать от распада 137 Cs, произведенного американской программой ядерных испытаний с 1946 по 1958 год. Эти записи имеют отношение к безопасности проживания и расселения людей. Мы находим низкие уровни гамма-излучения для острова Эниветак [среднее значение = 7,6 миллибэр / год (мбэр / год) = 0,076 миллизиверта / год (мЗв / год)], более высокие уровни гамма-излучения для острова Ронгелап (среднее значение = 19,8 мбэр / год = 0,198 мЗв / год) и относительно высокое гамма-излучение на острове Бикини (среднее значение = 184 мбэр / год = 1.84 мЗв / год). Приведены распределения уровней гамма-излучения и обсуждаются горячие точки. Мы предоставляем интерполированные карты для четырех островов (Эниветак, Медрен, Бикини и Ронгелап) и сравниваем с контрольными измерениями, выполненными на острове Маджуро на юге Маршалловых островов, измерениями, выполненными в Центральном парке в Нью-Йорке, и согласованными стандартами. правительством США и Республики Маршалловы Острова (RMI) (100 мбэр / год = 1 мЗв / год). Уровни внешнего гамма-излучения на острове Бикини значительно превышают этот стандарт ( P = << 0.01), а уровни внешнего гамма-излучения на остальных островах ниже нормы. Чтобы окончательно определить, безопасны ли эти острова для проживания, необходимо учитывать воздействие радиации через дополнительные пути, такие как прием пищи.

Испытания ядерного оружия на северных Маршалловых островах, проведенные правительством США в 1940-х и 1950-х годах, привели к серьезному радиоактивному загрязнению многих островов. Атоллы Эниветак и Бикини, которые использовались в качестве эпицентра для 67 ядерных испытаний, а также соседние атоллы Ронгелап и Утирик подверглись высокому уровню радиоактивных осадков (1).Перед испытаниями жителей островов Бикини и Эниветак эвакуировали на далекие острова. Однако предполагаемые заниженные прогнозы мощности самого крупного термоядерного оружия, испытанного Соединенными Штатами, Castle Bravo (1), в сочетании с неожиданным восточным ветром, привели к значительным радиоактивным осадкам на атоллах Ронгелап и Утирик, где не была проведена эвакуация. Жители этих островов сильно страдали от осложнений со здоровьем, что приводило к смерти и болезням взрослых и детей, как рожденных, так и нерожденных.Многие из этих эффектов все еще ощущаются потомками подвергшихся облучению популяций (2–4).

Последующая история решений о переселении изобиловала ошибками, в том числе преждевременным переселением Ронгелапа в 1957 году и Бикини в 1968 году. В обоих случаях большие группы населения были переселены обратно на свои родные острова, когда уровни радиации на этих островах оставались намного выше стандартов для безопасных пределов воздействия. Напротив, история переселения атолла Эниветак включает в себя крупную очистку островов Эниветак и Медрен.Эта очистка повлекла за собой удаление радиоактивного верхнего слоя почвы на этих островах, которое проводилось с 1977 по 1980 год. После очистки острова Эниветак и Медрен были заселены. Сегодня на Эниветаке проживает население Маршалловых Островов, и с тех пор Медрен был заброшен. Кроме того, на острове Рунит атолла Эниветак был построен бетонный купол, который использовался в качестве свалки для химических и ядерных отходов. На острове Эниветак сегодня проживает менее 1000 человек. Меры по очистке также были предприняты на островах Бикини и Ронгелап.Несколько соглашений (меморандумов о взаимопонимании), касающихся наследия ядерных испытаний и приемлемых уровней радиации, были подписаны правительствами Маршалловых Островов и США начиная с 1982 года. Однако переселение населения на острова Бикини и Ронгелап не было реализовано. Сегодня на острове Бикини проживает лишь горстка жителей, а на острове Ронгелап проживает около десятка человек, причем обе группы в основном служат подрядчиками, работающими на правительства США и Маршалловых Островов.

Переселение бикинийских и ронгелапских маршалловых жителей обратно на северные Маршалловы острова по-прежнему является актуальной проблемой сегодня, спустя более полувека после того, как программа тестирования была приостановлена ​​(5–8). Подавляющее большинство маршалловцев сейчас проживает всего на двух островах: Маджуро (атолл Маджуро) и Эбей (атолл Кваджелейн). В стране наблюдался быстрый рост населения, в основном с 1960-х по 1990-е годы, и в результате эти два острова страдают от сильной перенаселенности.Возможность переселения на острова, в остальном нетронутые, потенциально может иметь огромное влияние на народ и культуру Маршалловых Островов. Таким образом, оценка радиологической обстановки на этих островах имеет первостепенное значение.

Предыдущие исследования (9⇓⇓⇓ – 13) охарактеризовали уровни радиационного фона земли, воды и продуктов питания [включая местные фрукты и рыбу (14, 15), которые являются основными продуктами питания Маршалловых Островов] для несколько зараженных островов. Однако в этих исследованиях уровни излучения рассчитываются на основе старых измерений и предположений о периоде полураспада 137 Cs в окружающей среде, основном источнике гамма-излучения, как описано ниже.Напротив, мы сообщаем о своевременных измерениях уровней внешнего гамма-излучения, проведенных в августе 2015 года на шести северных Маршалловых островах: Эниветак, Медрен и Рунит на атолле Эниветок; Бикини и Нам на атолле Бикини; и Ронгелап на атолле Ронгелап. Чтобы сделать эти измерения, мы зафрахтовали лодку для подводного плавания с аквалангом и в августе 2015 года проехали более 1000 миль за 2 недели (рис. 1). Все данные о северных островах были собраны за 1-недельный период (23–30 августа 2015 г.). В рамках нашего исследования мы сравниваем измерения на этих шести островах с измерениями, которые мы сделали на острове Маджуро (атолл Маджуро на юге Маршалловых островов) и в Центральном парке в Нью-Йорке.

Рис. 1.

Упрощенная карта Маршалловых островов с указанием траектории движения исследовательской группы и посещенных атоллов. На карте отображаются только посещенные атоллы и острова.

Основным источником остаточного радиационного фона, связанного с испытаниями ядерного оружия, является радиоактивный распад 137 Cs (9, 16, 17), на который приходится более 90% всего гамма-излучения, связанного с выпадениями в результате ядерных испытаний. (9). Этот изотоп осел в почве и попадает в местные источники пищи.Ядро 137 Cs подвергается бета-распаду до 137 Ba, которое само быстро распадается, испуская гамма-излучение с энергией 0,662 МэВ. Именно это гамма-излучение зафиксировали наши детекторы.

Результаты и обсуждение

Необработанные наблюдения.

Остров управления.

Мы назначили остров Маджуро контрольным островом, с которым можно сравнивать зараженные острова. Маджуро, столица Маршалловых островов, находится на юге Маршалловых островов, где выпадение осадков было очень низким из-за программы ядерных испытаний США (2).Мы сделали 19 измерений на острове Маджуро. Среднее значение для нашей выборки составляет 9,5 миллибэр / год (мбэр / год), что мы принимаем в качестве стандартного измерения внешнего гамма-излучения на северных Маршалловых островах. Обратите внимание, что 1 мбэр эквивалентен 0,01 мЗв.

Остров Эниветак.

Всего мы провели 137 измерений на Эниветаке, покрывая большую часть острова. В целом, мы наблюдали значения на Эниветаке в диапазоне от 4,8 до 16,6 мбэр / год (рис. 2). Мы сделали одно измерение, которое было значительно выше остальных наших данных на уровне 84.1 мбэр / г. Мы считаем это измерение, которое было сделано на южной оконечности острова (рис. 3 A ), точной записью там повышенной радиации. Удаление этого выброса из анализа приводит к небольшому сдвигу в вычисленном среднем (7,6 мбэр / год против 6,9 мбэр / год). Этот небольшой сдвиг находится в пределах погрешности наших детекторов.

Рис. 2.

Измеренные уровни гамма-излучения на каждом острове (логарифмическая шкала). Фиолетовая кривая представляет собой подобранное распределение измеренных уровней радиации на контрольном острове Маджуро.Вертикальная ось масштабируется по-разному для разных островов, чтобы учесть разные уровни излучения. О-в Эниветак, n = 137; О. Медрен, n = 91; О. Рунит, n = 20; Остров Бикини, n = 137; Остров Нам, n = 52; Остров Ронгелап, n = 332.

Рис. 3.

Измеренное и интерполированное внешнее гамма-излучение на разных островах (мбэр / год). Шкала величины радиации различна для каждого острова. ( A ) Остров Эниветак, атолл Эниветак ( n = 137).( B ) Остров Медрен, атолл Эниветак ( n = 91). ( C ) Остров Рунит, атолл Эниветак ( n = 20). ( D ) Остров Бикини, Атолл Бикини ( n = 137). ( E ) Остров Нам, атолл Бикини ( n = 52). ( F ) Остров Ронгелап, атолл Ронгелап ( n = 332).

Мы подобрали несколько моделей вариограммы, чтобы описать структуру ковариации в наших наблюдаемых данных, и в конечном итоге выбрали гауссову модель как наиболее подходящую.Мы использовали гауссову модель для выполнения кригинговой интерполяции значений внешнего гамма-излучения по пространству Эниветак (рис. 3 A ) (18). Наша интерполяция дала довольно узкий диапазон прогнозируемых значений с небольшим уклоном в сторону более высоких значений вблизи наблюдаемой горячей точки. Однако, даже с учетом горячей точки, распределение прогнозируемых значений в основном плоское, в пределах от 5,5 до 6,8 мбэр / год (см. Таблицу S1 для получения сводной статистики по каждому острову и Таблицу S2 для измерения центральной тенденции каждого острова).

Таблица S1.

Непараметрическая сводная статистика по островам

Таблица S2.

Непараметрические меры центральной тенденции по острову

Остров Медрен.

Всего на острове Медрен было проведено 91 измерение, при этом точки наблюдения охватили всю территорию острова. Однако значительные участки земли между точками не наблюдались (рис. 3 B ). Это произошло в первую очередь из-за труднопроходимой местности Медрена, которая состояла из густо заросшей растительности. Как и в случае с Enewetak, мы обнаружили, что распределение наших наблюдений довольно плоское, начиная с 5.От 3 до 21,9 мбэр / год (рис. 2). В отличие от измерений на Enewetak, это плоское распределение не было искажено какими-либо измеренными горячими точками. Мы измерили среднее внешнее гамма-облучение 7,1 мбэр / год.

Мы подобрали экспоненциальную модель вариограммы, чтобы охарактеризовать ковариацию наших измерений на Медрене, и использовали эту модель для выполнения кригинга по протяженности острова (рис. 3 B ). Как и в случае с Enewetak, наша интерполяция дала очень узкий диапазон прогнозируемых значений (6,2–7.9 мбэр / год).

Остров Рунит.

Всего на Руните было выполнено 20 измерений, 18 из которых были сделаны на западном пляже (рис. 3 C ). Мы также провели одно измерение на базе и одно на вершине Купола сдерживания Рунита: хранилище отходов площадью более 85 000 м. 3 радиоактивных материалов, образовавшихся в ходе американской программы испытаний ядерного оружия на Маршалловых островах. Среднее значение внешнего гамма-излучения на Руните составляет 13,1 мбэр / год, в диапазоне от 7,01 до 42.9 мбэр / г. Однако, учитывая, что наши измерения охватывают только периметр одной стороны острова, наши значения вряд ли будут репрезентативными для истинных уровней гамма-излучения на острове в целом. Наши значения у основания и вершины купола (42,9 и 17,5 мбэр / год соответственно) не являются адекватными измерениями общих уровней радиации на куполе. Это связано с тем, что большая часть материала, содержащегося в куполе, загрязнена 239 Pu, который является альфа-излучателем. Наши детекторы измеряют гамма-излучение и поэтому нечувствительны к 239 Pu.Из-за малого количества измерений и отсутствия покрытия мы не выполняли интерполяцию для острова Рунит.

Остров Бикини.

Мы провели 137 измерений на острове Бикини, по совпадению, столько же, сколько на острове Эниветак. Однако, в отличие от островов атолла Эниветок, мы наблюдали значительные пространственные вариации значений внешнего гамма-излучения (рис. 3 D ). В частности, мы измерили значительно более высокие значения к центру острова (до 648 мбэр / год) и довольно низкие значения к краю острова (всего 10.0 мбэр / год). Распределение измеренных значений примерно логнормальное (рис. 2) со средним значением 184 мбэр / год. Среднее значение значительно смещено вправо от медианы (137 мбэр / год) в результате правого перекоса данных. Наше покрытие острова было неполным; хотя мы отметили точки по всей протяженности острова, есть большие участки, которые остаются открытыми (рис. 3 D ). Однако нашего покрытия было достаточно, чтобы обеспечить надежную интерполяцию внешних гамма-уровней по всему острову, особенно с учетом сильного пространственного тренда, наблюдаемого в данных.Модель Гаусса соответствовала вариограмме для наших измерений бикини и использовалась для выполнения кригинга по всему острову. Наша интерполяция показывает тенденцию, движущуюся от высоких значений внутри острова к довольно низким значениям на пляжах. Диапазон прогнозируемых значений имитирует диапазон наблюдаемых нами значений (0–500 мбэр / год), в отличие от Medren и Enewetak, где интерполированные значения по всему острову примерно соответствовали среднему. Поскольку большие участки острова не были покрыты, многие точки прогноза находились на значительном расстоянии от любых наблюдаемых значений.Это привело к значительной неопределенности прогнозов для этих точек.

Остров Нам.

Мы провели 51 измерение на Наме, все из которых были ограничены внешним краем острова (рис. 3 E ). Как и в случае с Медреном, наши возможности по проведению измерений были несколько ограничены густой, сильно заросшей растительностью на острове. Мы измерили значительный диапазон значений от 7,9 до 143,0 мбэр / год со средним значением 38,4 мбэр / год. Однако, учитывая, что наши измерения проводились исключительно на пляжах Нам, крайне маловероятно, что наши значения являются репрезентативными для истинных уровней воздействия на острове.Из-за недостаточного покрытия Нам мы не выполняли интерполяцию этого острова.

Остров Ронгелап.

Мы провели 332 измерения на острове Ронгелап, в результате чего остров был полностью покрыт (рис. 3 F ). Распределение наших измерений на Rongelap, хотя и ненормальное, ближе всего к нормальному распределению любого из измеренных нами островов (рис. 2). Большинство измерений было в диапазоне 15–20 мбэр / год с довольно сильным верхним хвостом, включающим измерения до 55.2 мбэр / г. Наименьшее измеренное значение составило 6,1 мбэр / год. Среднее внешнее воздействие на Rongelap составило 19,8 мбэр / год. Экспоненциальная модель была адаптирована к вариограмме, построенной для наших измерений Rongelap, и использовалась для выполнения интерполяции кригинга. Наши результаты интерполяции варьировались от 10 до 32 мбэр / год и близко соответствовали нашим наблюдаемым значениям. Никакого сильного пространственного тренда не наблюдалось, хотя прогнозировалось и наблюдалось, что значения на пляжах ниже, чем на пляжах.

Центральный парк, Нью-Йорк.

Для сравнения мы провели 163 измерения в Центральном парке Нью-Йорка после нашей поездки на Маршалловы острова. Наши измерения в Центральном парке варьировались от 13,1 до 213 мбэр / год, в среднем 100 мбэр / год. По совпадению, наше среднее значение 100 мбэр / год для Центрального парка имеет то же числовое значение, что и соглашение между Республикой Маршалловы Острова (RMI) и правительством США в отношении жилья на Маршалловых островах. Хотя и ненормально, в первую очередь из-за тяжелой верхней части хвоста (тест Шапиро – Уилка, P = 2.03 × 10 −9 ) распределение измерений предполагало грубую колоколообразную кривую. Мы также выполнили тест на колебания, сделав 100 измерений в одном и том же месте (рис. S1). Мы не составили интерполированную карту гамма-излучения по парку.

Рис. S1.

Распределение данных внешнего гамма-излучения, оцененных во время теста чувствительности в одном месте в Центральном парке ( n = 100). Гистограмма представляет собой эмпирические измерения, а кривая представляет собой распределение, соответствующее этим измеренным значениям.

Сравнение островов.

Мы использовали тест Краскела – Уоллиса для сравнения измеренного гамма-излучения на трех атоллах: Бикини, Эниветак и Ронгелап (19). Мы пришли к выводу, что уровни гамма-излучения различаются между атоллами на высоком уровне значимости ( P << 0,001). Радиация на атолле Ронгелап значительно выше, чем на атолле Эниветак, а радиация на атолле Бикини значительно повышена по сравнению с радиацией, наблюдаемой на атолле Ронгелап.

Мы использовали тест нормальности Шапиро – Уилка для наших наборов данных для каждого острова и не обнаружили ни одного из них с нормальным распределением (20).Поэтому мы использовали непараметрический критерий ранг-суммы Вилкоксона, чтобы измерить, существуют ли существенные различия в наблюдаемом внешнем гамма-излучении между парами островов (рис. S2) (21). Мы не обнаружили существенной разницы в уровнях внешнего гамма-излучения между Enewetak и Medren ( P = 0,87). Во всех остальных случаях мы обнаружили, что различия в уровнях внешнего гамма-излучения между островами значительны ( P << 0,05) (Таблица S3).

Рис. S2.

Распределение измеренных уровней гамма-излучения на каждом острове по атоллам.И горизонтальная, и вертикальная оси масштабируются по-разному на разных панелях для учета различных уровней излучения и размеров выборки, соответственно. Остров Бикини, n = 137; Остров Нам, n = 52; О-в Эниветак, n = 137; О. Медрен, n = 91; О. Рунит, n = 20; Остров Ронгелап, n = 332, остров Маджуро, n = 19.

Таблица S3.

Результаты теста Wilcoxon Rank-Sum, сравнивающего наблюдаемое внешнее гамма-излучение на островах

Наши выводы о том, что уровни радиации на островах атолла Эниветок значительно ниже, чем уровни радиации на атолле Ронгелап, и что, в свою очередь, уровни радиации на атолле Ронгелап значительно ниже ниже, чем уровень радиации на атолле Бикини, согласуется с историей этих островов.Как указывалось выше, Enewetak подвергался интенсивной очистке правительством США с 1977 по 1980 год, поэтому ожидается, что уровень радиации будет относительно низким. Хотя Ронгелап и Бикини также подверглись некоторой радиационной очистке, эти усилия, похоже, не столь обширны, как на Эниветаке. Наши данные подтверждают это. Кроме того, Ронгелап получил радиоактивные осадки в результате ядерных испытаний, тогда как Бикини был непосредственным испытательным полигоном. Таким образом, разумно, что уровни радиации на атолле Бикини выше, чем на атолле Ронгелап.

Было обнаружено, что на нашем контрольном острове, Маджуро, среднее внешнее гамма-излучение составляет 9,5 мбэр / год. Наш охват Маджуро был менее чем исчерпывающим, с размером выборки в 20 измерений. Однако наши измерения были удивительно последовательными, в диапазоне от 6,1 до 13,1 мбэр / год, с приблизительно нормальным распределением (критерий Шапиро – Уилка, P = 0,27) и относительно низкой дисперсией (стандартное отклонение: 1,7 мбэр / год). Таким образом, несмотря на небольшой размер выборки, у нас есть разумная степень уверенности в наших контрольных уровнях гамма-излучения.

Кроме того, мы использовали тесты ранговых сумм Вилкоксона с верхним хвостом, чтобы определить, значительно ли повышено внешнее гамма-облучение на наших тестовых островах по сравнению с нашим контрольным островом Маджуро. Мы обнаружили, что внешнее гамма-излучение на Medren и Enewetak не было значительно повышено по сравнению с излучением, наблюдаемым на Majuro ( P = 0,99 в обоих случаях). Мы обнаружили, что третий измеренный остров атолла Эниветак, Рунит, значительно выше Маджуро ( P = 0.03). Во всех остальных случаях мы обнаруживаем, что на северных островах внешнее гамма-излучение значительно выше, чем на контрольных южных островах ( P << 0,05 для всех, таблица S4).

Таблица S4.

Результаты теста Wilcoxon Rank-Sum, сравнивающего наблюдаемое внешнее гамма-излучение на загрязненных островах с контрольным островом, Маджуро

Было обнаружено, что четыре из наших загрязненных островов (Бикини, Нам, Рунит и Ронгелап) имеют средние значения внешнего гамма-излучения выше этого “ фон управления; » мы предполагаем, что этот сигнал выше фона указывает на излучение, связанное с загрязнением в результате ядерных испытаний.

Парадоксально, но на двух островах, за которыми мы наблюдали, были обнаружены более низкие средние значения внешнего гамма-излучения, чем этот предполагаемый фон. В частности, наше среднее значение для Медрена составляет 7,1 мбэр / год, а для Эниветака - 7,5 мбэр / год. Это противоречивое открытие может быть связано с тем, что Маджуро имеет очень низкий уровень радиации, связанный с выпадением осадков, превышающий естественный фон, который сейчас наблюдается только на очищенных островах Эниветак и Медрен. Кроме того, учитывая, что систематическая ошибка наших детекторов составляет около 10%, возможно, что наблюдаемые значения на Enewetak, Medren и Majuro находятся в пределах диапазона ошибок детектора.Этот вывод согласуется с нашим выводом об отсутствии существенной разницы между Эниветаком, Медреном и Маджуро (Таблицы S3 и S4).

Для сравнения с дозами радиоактивных осадков, указанными в литературе, мы вычли контрольный фон (9,5 мбэр / год) из измеренных значений и вычислили сводные статистические данные для каждого острова (таблицы S5 и S6). Мы установили отрицательные значения, полученные для Enewetak и Medren, равными 0 мбэр / год.

Таблица S5.

Непараметрическая сводная статистика по островам над фоновым контролем Маджуро

Таблица S6.

Непараметрические меры центральной тенденции по острову над фоновым контролем Маджуро

Сравнение с предыдущими исследованиями.

В отчете Национального исследовательского совета 1994 г. о радиологических оценках переселения Ронгелапа в RMI отмечалось, что среднее внешнее гамма-излучение, связанное с выпадением осадков в Ронгелапе за 1995 г., будет 11 мбэр / год, тогда как наши измерения показывают среднее значение 10,3 мбэр. / г выше контроля Маджуро на 2015 г. (7). Хотя эти значения очень близки, они на самом деле расходятся, поскольку значительный процент из 137 Cs должен был распасться за 20-летний период (период полураспада 137 Cs равен 30.2 года, хотя несколько уменьшились в результате эрозии). Одна из причин очевидного разногласия заключается в том, что в отчете делались предположения о том, сколько времени жители будут проводить в разных частях острова, в том числе внутри домов, тогда как мы сообщили фактические измеренные значения. В отчете Ронгелапа 1994 года сделан вывод, что в то время Ронгелап был безопасен для переселения. Чтобы сделать окончательный вывод, наше исследование необходимо дополнить анализом дополнительных путей воздействия. В частности, значительная часть воздействия гамма-излучения, превышающего фоновый уровень, связана с употреблением в пищу зараженных местных продуктов, таких как пандан, хлебное дерево и кокос.Для адекватного определения безопасности среды обитания критически важно исследовать этот дополнительный путь воздействия.

Наши ценности для острова Бикини также не согласуются с прогнозами Робисона и Гамильтона на 2010 год (9). Эти авторы предполагают, что общая годовая эффективная доза для человека, живущего на острове Бикини, в 2010 году составила бы 160 мбэр / год. Их годовая эффективная доза включает все пути, включая внешнее облучение, которое, как считается, составляет 10-15% общая доза облучения (примерно 16–24 мбэр / год) при условии полностью нативной диеты (7, 9).Прогнозируемые значения Робисона и Гамильтона представлены для сценария до обработки путем удаления верхних 15 см почвы и последующего заполнения измельченными кораллами. Наши измерения внешнего гамма-излучения значительно превышают дозу внешнего гамма-излучения, прогнозируемую Робисоном и Гамильтоном, и даже превышают годовую эффективную дозу, прогнозируемую этими авторами. Учитывая относительно высокие значения внешнего гамма-излучения, которые мы измерили выше контроля (среднее значение 175 мбэр / год, высокое 639 мбэр / год), наши результаты представляют несогласие с их прогнозами, основанными на прошлых измерениях.

Сравнение со стандартами.

Мы сравнили наши измерения с радиологическими положениями Меморандума о взаимопонимании между США и RMI относительно переселения с атолла Ронгелап, именуемого в данном документе Соглашением RMI / США. В этом стандарте говорится, что для того, чтобы Rongelap был безопасным для проживания, максимально облученный человек не должен получать кумулятивную эффективную дозу, превышающую фоновую более чем на 100 мбэр / год. Для этих сравнений мы использовали значения, скорректированные для фона контроля Маджуро, равного 9.5 мбэр / год (таблицы S5 и S6). Мы установили отрицательные значения, полученные для Enewetak и Medren, равными 0 мбэр / год.

Мы еще раз использовали тест суммы рангов Вилкоксона, чтобы исследовать, превышают ли наблюдаемые уровни радиации на различных островах этот стандарт. Мы обнаружили, что на острове Бикини уровень радиации значительно выше этого стандарта ( P << 0,01). Для всех остальных островов мы обнаружили, что уровни внешнего гамма-излучения ниже этого стандарта с высокой значимостью ( P << 0.01, рис. S3).

Рис. S3.

Среднее и максимальное внешнее гамма-излучение с поправкой на фон на каждом острове по сравнению с соглашением между RMI и правительством США о безопасном обитании Ронгелапа (100 мбэр / год для максимально облученного человека). ( Left ) Диапазон скорректированного внешнего гамма-излучения (мбэр / год) с высотой полосы, представляющей среднее значение наблюдаемых значений. ( Правый ) Скорректированное максимальное наблюдаемое внешнее гамма-излучение (мбэр / год). Значения скорректированы путем вычитания фонового управления Majuro.Остров Бикини, n = 137; Остров Нам, n = 52; О-в Эниветак, n = 137; О. Медрен, n = 91; О. Рунит, n = 20; Остров Ронгелап, n = 332.

Стандарт RMI / США был согласован для кумулятивной эффективной дозы, которая включает различные пути воздействия (всасывание через кожу, прием пищи, проглатывание воды, случайное попадание в почву и т. Д.). Однако наши измерения оценивают воздействие только одним путем: внешнее воздействие.Таким образом, наши выводы о том, что уровни радиации на Ронгелапе, Эниветаке и Медрене ниже стандарта RMI / США, недостаточны для вывода о том, что эти острова пригодны для проживания. Однако наши результаты позволяют предположить, что эти острова могут быть безопасными для проживания. Чтобы сделать такой вывод, необходимо провести анализ дополнительных путей воздействия. Напротив, мы обнаружили, что уровни радиации на острове Бикини превышают стандарты RMI / США для безопасного проживания (рис. 4). Действительно, с учетом дополнительных путей воздействия оценка эффективной кумулятивной дозы может только увеличиться, предположительно, по крайней мере, в несколько раз (9).

Рис. 4.

Скорректированное внешнее гамма-излучение на каждом острове по сравнению со стандартом Соглашения RMI / США для безопасного проживания Ронгелапа (100 мбэр / год для максимально облученного человека). Значения скорректированы путем вычитания фонового управления Majuro. Точки представляют собой среднее значение, а полосы ошибок представляют ± 1 стандартное отклонение. О-в Эниветак, n = 137; О. Медрен, n = 91; О. Рунит, n = 20; Остров Бикини, n = 137; Остров Нам, n = 52; Остров Ронгелап, n = 332.

В случае островов Нам и Рунит наши результаты также предполагают, что внешнее гамма-излучение ниже предела 100 мбэр / год. Однако на обоих этих островах сбор данных ограничивался пляжными зонами, так как мы не оценивали внутреннюю часть этих двух островов. Предыдущая работа предполагает, что измерения гамма-излучения на пляжах, вероятно, будут намного ниже, чем измерения, сделанные внутри острова (12). Наши данные с островов Бикини и Ронгелап подтверждают этот вывод.Предполагается, что эффект вызван распространением загрязнения около моря волнами, обрушивающимися на пляж. Таким образом, вполне вероятно, что уровни внешнего гамма-излучения как на Нам, так и на Руните значительно выше наших измерений. Однако, учитывая, что Рунит является домом для захоронения радиоактивных отходов, и что Нам находится в руинах в результате взрыва там испытания «Браво», маловероятно, что они когда-либо будут пригодны для проживания.

В случае острова Рунит, и особенно купола Рунита, формы излучения, отличные от гамма-излучения, могут играть нетривиальную роль в определении кумулятивной эффективной дозы.Например, доминирующий изотоп, захороненный в куполе Рунита, - это 239 Pu, который является альфа-излучателем. Точно так же, хотя на 137 Cs приходится более 90% радиационного облучения, некоторые другие изотопы, такие как 90 Sr и 240 Pu, вероятно, будут присутствовать в небольших количествах. Следующим шагом для тщательной оценки уровней радиации на этих островах будет оценка уровней этих дополнительных изотопов.

Сравнение с Центральным парком.

Оценка уровней внешнего гамма-излучения в Центральном парке служила в первую очередь средством для установления точки сравнения уровней радиации в густонаселенном районе и на загрязненных островах Маршалловых островов.Было обнаружено, что уровни радиации были значительно повышены в Центральном парке по сравнению с островами атолла Эниветак (Эниветак, Медрен и Рунит), Ронгелап и Нам ( P << 0,01), но не было обнаружено значительного повышения по сравнению с Бикини. Это связано с тем, что фоновое гамма-излучение в Центральном парке намного выше, чем на Маршалловых островах, порядка 100 мбэр / год, по сравнению с нашим предполагаемым фоном примерно 10 мбэр / год на Маршалловых островах. Фоновое гамма-излучение в Центральном парке, по-видимому, существенно повышено из-за обилия гранита в парке (Манхэттенский сланец проходит через значительную часть парка).Как правило, безопасные уровни радиационного облучения устанавливаются исходя из вышеуказанного фонового облучения (19). Независимо от источника, интересно отметить, что люди в Центральном парке в Нью-Йорке (Нью-Йорк) могут получать более высокую дозу внешнего гамма-излучения, чем человек, живущий на одном из островов, пострадавших от ядерных испытаний США на Маршалле. Острова. Важно подчеркнуть, что наши измерения не фиксируют общую эффективную дозу облученного человека. Более того, для адекватного сравнения истинного радиационного риска для здоровья людей, живущих в Нью-Йорке и на севере Маршалловых островов, необходимо проанализировать дополнительные пути облучения.

По данным Комиссии по ядерному регулированию, средний американский гражданин подвергается воздействию 620 мбэр / год. Половина этой дозы поступает от естественных источников, таких как радон, космические лучи и сама Земля, а половина дозы - от искусственных источников, таких как медицинские, коммерческие и промышленные источники. Помимо радиации, связанной с выпадениями, жители Маршалловых Островов получают ~ 220 мбэр / год от диеты с высоким содержанием рыбы и космических лучей.

Заключение

Наши результаты показывают, что существуют значительные различия в уровнях внешнего гамма-излучения на островах, затронутых американской программой ядерных испытаний на Маршалловых островах.Примечательно, что уровень радиации на острове Бикини превышает соглашение, обнародованное правительствами США и RMI для безопасного проживания в Ронгелапе. Это открытие предполагает, что остров Бикини превышает этот стандарт и может быть небезопасным для проживания. Установлено, что на островах атоллов Ронгелап и Эниветак уровень внешнего гамма-излучения значительно ниже стандарта RMI / США для безопасного проживания. Однако, не измеряя другие пути воздействия, мы не можем определить, действительно ли эти острова безопасны для проживания.На Эниветаке в настоящее время проживает население, которое испытывает некоторый трепет по поводу того, безопасна ли их среда обитания. Кроме того, в настоящее время существует большое количество перемещенных жителей Маршалловых Островов, которые хотят вернуться в Ронгелап и Бикини. Учитывая эти обстоятельства, кажется необходимым предпринять дальнейшие шаги для анализа дополнительных путей воздействия, чтобы сделать окончательное заявление о том, безопасны ли эти острова для проживания.

Материалы и методы

Детекторы гамма-излучения.

Мы провели измерения гамма-излучения с использованием гамма-сцинтилляторов модели Ludlum 44–20, которые подключены к обзорным измерителям Ludlum модели 2241–2 и управляются ими. Сцинтилляторы имеют диаметр 3 дюйма и состоят из толстых кристаллов йодида натрия, оптически связанных с фотоумножителями. Детекторы чувствительны к гамма-излучению в диапазоне энергий от 60 кэВ до 2 МэВ. Счетчики обзора считывались визуально с помощью жидкокристаллического цифрового дисплея. Для проведения измерений на Маршалловых островах и в Центральном парке Нью-Йорка использовались два независимых комплекта измерительных приборов со сцинтилляторами.

Калибровка детектора.

Каждый сцинтиллятор Ludlum и измерительные приборы были откалиброваны Ludlum Measurements, Inc. перед их поставкой в ​​июле и августе 2015 года. Общая линейность детектора оценивается с точностью до 10% от истинного значения. Относительные калибровки детекторов с использованием уранового стекла выполнялись на лодке ежедневно перед измерениями на островах. Радиоактивность уранового стекла была известна; таким образом, калибровка служила для создания точки отсчета для показаний детектора на месте относительно показаний известной радиоактивности уранового стекла (т.е.е., чтобы увидеть, показывали ли детекторы систематически высокие или низкие значения, и если да, то насколько). Калибровка была достигнута путем направления сцинтилляторов приборов на образец уранового стекла с известной радиоактивностью в течение нескольких секунд и измерения обнаруженного гамма-излучения. Фон гамма-излучения на лодке обычно составлял 5,3 мбэр / год и повышался до ~ 26,3 мбэр / год при воздействии на урановое стекло. В течение 1 недели сбора данных на северных Маршалловых островах (23–30 августа 2015 г.) не наблюдалось никаких временных изменений калибровок для любой детекторной системы.Измерения, выполненные в Центральном парке, были выполнены в ноябре 2015 года. Измерения распределения для одноточечных измерений были также выполнены в Центральном парке. Эти значения зависят от разрешения детектора, а также от естественных фоновых колебаний сигнала. Мы обнаружили, что распределение является нормальным (критерий Шапиро – Уилка, P = 0,83) и имеет стандартное отклонение ~ 10% (рис. S1). Эти значения также согласуются с измерениями колебаний, выполненными с полностью проанализированными наборами данных.

Сбор данных.

Данные были собраны двумя группами, каждая из которых состояла из пары исследователей. В каждой паре один участник считывал результаты детектора Ludlum, в то время как второй участник записывал значение и местоположение измерения с помощью Garmin eTrax GPS, сохраняя его как запись путевой точки. На каждом острове две команды путешествовали в разных направлениях, чтобы эффективно нанести на карту просторы острова. Сцинтиллятор Ludlum был направлен с высоты талии под углом ~ 45 ° к земле. Измерения проводились на разнесении ∼100–200 м, хотя соответствие расстояния, пройденного между точками данных, строго не соблюдалось.На островах Эниветак, Медрен, Рунит и Нам команды прогуливались по островам. Для островов Бикини и Ронгелап данные были собраны путем пеших прогулок и перевозки на грузовике, что позволило охватить больше территории за отведенное время.

Анализ данных

Мы использовали тест Шапиро – Уилка для оценки нормальности наших данных по островам. На основе наших результатов мы определили, что непараметрические статистические тесты более целесообразно применять к нашим данным, чем параметрические тесты.Мы использовали тест Wilcoxon Rank-Sum и тесты Kruskal – Wallis, чтобы сравнить измеренное внешнее гамма-излучение на островах и сравнить наши измерения со стандартами безопасности для радиационного облучения. Кроме того, мы изучили наши данные геостатистически. Это включало построение эмпирических вариограмм, подгонку нескольких моделей вариограмм и выбор наиболее подходящей модели для наших данных на основе критериев выбора модели, включая минимизированный взвешенный метод наименьших квадратов, минимизированную функцию потерь и перекрестную проверку без исключения.Мы использовали нашу модель вариограммы для выполнения обычной кригинговой интерполяции для оценки уровней радиации на пространстве каждого острова.

Все статистические и геостатистические анализы были выполнены с использованием R Project for Statistical Computing (R). Мы получили спутниковые карты каждого из островов, запросив интерфейс прикладной программы Google Планета Земля с помощью RGoogleMaps, пакета R. Мы использовали Arc-Map Института исследования систем окружающей среды (ESRI), чтобы вырезать маски каждого из островов, которые затем использовали для определения экстента интерполяции.Интерполяция проводилась с использованием обычного кригинга в R.

Благодарности

Мы благодарны Элизабет Стюарт Фейт за ее вклад на стадии предложения этого проекта. Мы также благодарны Томасу Моргану из Колумбийского университета. Это исследование финансировалось Колумбийским университетом.

Сноски

  • Вклад авторов: A.S.B., D.A.C., A.O.K., C.R.Z. и E.W.H. проведенное исследование; A.S.B. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; В КАЧЕСТВЕ.B., D.A.C., J.T.S., C.R.Z. и E.W.H. проанализированные данные; A.S.B., I.N.-H., E.W.H. и M.A.R. написал статью; J.T.S., I.N.-H., E.W.H. и M.A.R. спланированное исследование.

  • Рецензенты: магистр наук, Кентский государственный университет; и E.S., Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.

  • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1605535113/-/DCSupplemental.

Доступен бесплатно в режиме онлайн через опцию открытого доступа PNAS.

Что такое рентгеновские лучи и гамма-лучи?

Есть много разных типов излучения - от света, исходящего от солнца, до тепла, которое постоянно исходит от нашего тела. Но когда говорят о радиации и риске рака, люди часто думают именно о рентгеновских и гамма-лучах.

Рентгеновские лучи и гамма-лучи могут исходить от естественных источников, таких как газ радон, радиоактивные элементы на Земле и космические лучи, падающие на Землю из космоса.Но этот вид излучения также может быть искусственным. Рентгеновские лучи и гамма-лучи создаются на электростанциях для ядерной энергетики, а также используются в меньших количествах для медицинских тестов визуализации, лечения рака, облучения пищевых продуктов и сканеров безопасности в аэропортах.

Рентгеновские лучи и гамма-лучи - это оба типа высокоэнергетического (высокочастотного) электромагнитного излучения. Это пакеты энергии, которые не имеют заряда или массы (веса). Эти пакеты энергии известны как фотонов . Поскольку рентгеновские лучи и гамма-лучи обладают одинаковыми свойствами и воздействием на здоровье, в этом документе они сгруппированы вместе.

И рентгеновские лучи, и гамма-лучи представляют собой формы высокочастотного ионизирующего излучения , что означает, что у них достаточно энергии, чтобы удалить электрон (ионизировать) атом или молекулу. Ионизированные молекулы нестабильны и быстро претерпевают химические изменения.

Если ионизирующее излучение проходит через клетку в организме, это может привести к мутациям (изменениям) в ДНК клетки, той части клетки, которая содержит ее гены (чертежи). Иногда это приводит к гибели клетки, но иногда это может привести к раку позже.Количество повреждений, нанесенных клетке, зависит от получаемой ею дозы радиации. Повреждение происходит всего за доли секунды, но для развития других изменений, таких как начало рака, могут потребоваться годы.

Гамма-лучи и рентгеновские лучи - не единственные виды ионизирующего излучения. Некоторые виды ультрафиолетового (УФ) излучения также являются ионизирующими. Ионизирующее излучение также может существовать в форме частиц, таких как протоны, нейтроны, а также альфа- и бета-частицы.

Дозы радиации

Радиационное облучение можно выразить в определенных единицах.

Поглощенная доза - это количество энергии, вложенной на единицу массы. Чаще всего это измеряется в серых тонах (Гр). Также можно использовать миллигрей (мГр), который составляет 1/1000 Гр.

Эквивалентная доза - это поглощенная доза, умноженная на коэффициент преобразования, основанный на медицинских эффектах данного типа излучения. Он часто выражается в зивертах (Зв) или миллизивертах (мЗв), что составляет 1/1000 Зв.

Для рентгеновских лучей и гамма-лучей (и бета-частиц) эквивалентная доза в Зв равна поглощенной дозе в Гр.

Менее распространенные единицы дозы облучения включают рад, бэр и рентген.

(PDF) Измерение гамма-излучения

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ЖУРНАЛ РАДИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ

J. Radiol. Prot. 26 (2006) 235–238 www.iop.org/Journals/jr

ПИСЬМА В РЕДАКТОР

Измерение гамма-излучения

Уважаемый сэр

У меня есть несколько замечаний по поводу недавней статьи Рамли и др. (2005 J . Radiol. Prot. 25

435).

На странице 441 Рамли и др. Заявляют, что измеритель Ludlum micro-R имеет почти

атт. Ответ на гамма-излучение. Я думаю, что это маловероятно, поскольку прибор представляет собой простой сцинтиллятор

на основе сцинтиллятора иодида натрия с фиксированным порогом энергии. Такие приборы

обычно имеют чувствительность, которая значительно варьируется в диапазоне, представляющем интерес для дозиметрии окружающей среды

. Это колеблется от наивысшего значительного генерируемого количества энергии 2.615 МэВ от Tl-208,

до самой низкой энергии, которая может ускользнуть из объемного материала в результате

комптоновского рассеяния, около 60 кэВ. Например, отклик детектора йодида натрия

размером 38 мм × 55 мм изменяется в диапазоне 10 от Co-60 (1,25 МэВ) до 109 кэВ при использовании в режиме общего счета

. Диапазон варьируется в два раза между Co-60 и Cs-137 (662 кэВ),

, которые достаточно близки к K-40 при 1,46 МэВ и линии 609 кэВ от Bi-214, обе из

, которые являются или могут вносить основной вклад в мощности дозы гамма-излучения в окружающей среде.Это с детектором

, намного большим, чем тот, который использовали авторы. Переходя к детектору меньшего размера,

, такому как 25,4 мм × 19 мм в детекторе Thermo 41, энергетический отклик изменяется на

в 30 раз от 87 кэВ до 1,25 МэВ, с Cs-137 / Co-60. соотношение также равно 2. Детектор в

, используемый прибор, вероятно, будет иметь диапазон чувствительности где-то между двумя.

Есть дополнительный фактор. Энергетические характеристики детектора йодида натрия при использовании в режиме брутто

очень чувствительны к процессу настройки, который фактически представляет собой процесс установки

порога счета низкой энергии.Можно достичь того же показания в дозиметрических единицах

, имея более высокий порог энергии и, следовательно, более низкую чувствительность в отсчетах

на керму воздуха в микрогр, и сочетая это с высоким коэффициентом усиления в цепи управления измерителем. Этот

будет производить другой энергетический отклик, чем противоположный, с низким порогом энергии, а

- низким коэффициентом усиления привода измерителя. Следовательно, важно продемонстрировать, что используемый детектор имеет ожидаемый отклик

.Для более крупных детекторов иногда можно найти энергетический порог

, который даст одинаковый отклик на единицу воздушной кермы для серий U-238 и Th-232 и для

K-40 в бесконечной матрице. Это позволяет использовать такие детекторы для определения скорости кермы в воздухе

в окружающей среде без учета относительной численности присутствующих природных нуклидов

. Предполагается, что в данном случае этого не было.

Ludlum четко указывает в каталоге, что прибор настроен для работы с Cs-137 и

, что он зависит от энергии.Третье издание справочника (Knoll), в котором авторы заявляют

, поддерживает утверждение о том, что прибор имеет почти плоский отклик от 40 кэВ и выше, а

не поддерживает его. На рис. 10.24 ясно показано, что собственный общий КПД для куска иодида натрия толщиной 25,4

мм для излучения, перпендикулярного его поверхности, увеличивается с примерно 38%

для излучения 1,25 МэВ до 100% при примерно 100 кэВ. Это должно быть объединено с разумным приближением

, согласно которому количество энергии, которое воздействует на массу воздуха, определяет керму воздуха

с небольшой зависимостью от энергии отдельных фотонов (ICRP 74, таблица A1).

Следовательно, при 609 кэВ количество фотонов на квадратный метр на 1 Гр

примерно в 2,6 раза больше, чем при 1440 кэВ. Сочетание этого с изменением эффективности обнаружения примерно на 25%

ясно показывает, что мы должны ожидать, что отклик (в единицах на Гр воздушной кермы) изменится примерно на

3 в этом очень ограниченном диапазоне энергий. Следовательно, я думаю, что есть потенциально серьезные проблемы с

0952-4746 / 06/020235 + 04 30,00 $ © 2006 IOP Publishing Ltd Напечатано в Великобритании 235

2.Измерения гамма-излучения | Статус дозиметрии для Фонда исследования радиационных эффектов (DS86)

взрыв. Снова, на рисунках 2–6–2–9, около 30% флюенса гамма-излучения ниже 0,1 МэВ, что привело бы к усилению сигнала TL.

Справочные вопросы

При изготовлении кирпича или плитки температуры достаточно, чтобы стереть или обнулить сигнал ТЛ излучения в кварце. Позднее фоновое излучение сохраняется в материале, а излучение бомбы добавляется к общему сигналу TL.Фоновое излучение в кирпиче или плитке связано с ураном и торием, продуктами их распада и калием, присутствующими в самом материале. Внешние естественные гамма-лучи и космические лучи также являются частью фона.

Естественные радиоактивные включения в материале излучают альфа-, бета- и гамма-лучи. Предполагалось, что они будут постоянными в течение всего срока службы обсуждаемого здесь образца. Это примерно верно, но при начальном обжиге материала (1100–1200 ° C) часть Ra 228 (продукт распада ряда тория) улетучивается, поэтому скорость внутреннего фона будет увеличиваться по сравнению с приблизительно 40-летний срок службы после возгорания (Roesch 1987).Собственный фон кирпича или плитки определяли либо подсчетом альфа, либо измерением бета TL. Гамма-ТЛ использовалась для определения уровней внешнего фона гамма-лучей и космических лучей. Путем размещения дозиметров TL на зданиях, где отбирались пробы, измерялся внешний фон гамма-лучей и космических лучей. Общее фоновое воздействие, вычтенное из образцов в Хиросиме и Нагасаки, составило 0,15–0,32 Гр. Таким образом, на расстоянии 2000 м от земли в Хиросиме, например, вычитаемый фон в несколько раз превышает фоновый сигнал бомбы, а распространяемая ошибка измерения составляет 100% (Roesch 1987).Таким образом, фон чрезвычайно важен, особенно на больших расстояниях.

Наиболее важным из трех других факторов, которые потенциально могут повлиять на измерения TL, считается увеличение величины (светового выхода) TL в ответ на низкую энергию гамма-излучения. Хотя величина поправочного коэффициента энергетической характеристики точно не известна, понижающая поправка на 20% является правдоподобной на основе вышеуказанных соображений и использовалась в следующих анализах для получения сравнений чувствительности.Однако, как будет показано позже, согласие будет лучше без этой поправки.

СРАВНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ TL ГАММА-ЛУЧА МЕЖДУ ХИРОСИМА И НАГАСАКИ

На рисунках 2–10 и 2–11 представлены измерения TL, сделанные на сегодняшний день в Хиросиме (Cullings, 2000), с поправкой на дозу ткани (керма ткани в свободном воздухе [FIA]) для сравнения с расчетами DS86. Данные различаются по типу отчетной единицы (рентген, доза воздуха, доза на ткани или кварц), но на рис. 2-11 скорректированы на дозу ткани FIA, чтобы можно было идентифицировать любые различия, приписываемые отчетным единицам.Ничего не видно. Для сравнения показаны оценки дозы ткани DS86 FIA.

1.17: Принципы гамма-спектроскопии и применения в ядерной судебной экспертизе

Радиоактивный распад

Область химии обычно изучает поведение и взаимодействие стабильных изотопов элементов. Однако элементы могут существовать во многих нестабильных состояниях. Например, в ядре может быть слишком много нейтронов для количества протонов, которое оно имеет, или, наоборот, у него может быть слишком мало нейтронов для количества протонов, которое оно имеет.В качестве альтернативы ядра могут существовать в возбужденном состоянии, при этом нуклон находится в энергетическом состоянии, которое выше, чем основное состояние. Во всех этих случаях нестабильное состояние находится в состоянии с более высокой энергией, и ядро ​​должно подвергнуться некоторому процессу распада, чтобы уменьшить эту энергию.

Существует много типов радиоактивного распада, но наиболее подходящим для гамма-спектроскопии является гамма-распад. Когда ядро ​​подвергается радиоактивному распаду в результате α- или β-распада, образующееся в результате этого процесса ядро, часто называемое дочерним ядром, часто находится в возбужденном состоянии.Подобно тому, как электроны находятся на дискретных энергетических уровнях вокруг ядра, нуклоны находятся на дискретных энергетических уровнях внутри ядра. При γ-распаде возбужденный нуклон распадается до состояния с более низкой энергией, и разность энергий испускается как квантованный фотон. Поскольку уровни ядерной энергии дискретны, переходы между уровнями энергии фиксируются для данного перехода. Фотон, испускаемый при ядерном переходе, известен как γ-лучи.

Кинетика и равновесие радиоактивного распада

Радиоактивный распад, за некоторыми исключениями, не зависит от физических условий, окружающих радиоизотоп.В результате вероятность распада в любой данный момент постоянна для любого данного ядра этого конкретного радиоизотопа. Мы можем использовать вычисления, чтобы увидеть, как количество присутствующих родительских ядер меняется со временем. Постоянная времени λ представляет собой скорость распада данного ядра \ ref {1}.

\ [\ frac {dN} {N} \ = \ - \ lambda dt \ label {1} ​​\]

Если символ N 0 используется для обозначения количества радиоактивных ядер, присутствующих в момент t = 0, то \ ref {2} описывает количество ядер, присутствующих в некоторый заданный момент времени.{- \ lambda t} \ label {2} \]

То же самое уравнение можно применить к измерению излучения с помощью какого-нибудь детектора. Скорость счета будет уменьшаться от некоторой начальной скорости счета так же, как количество ядер будет уменьшаться от некоторого начального количества ядер.

Скорость распада также может быть представлена ​​более понятным способом. Уравнение, описывающее период полураспада (t 1/2 ), показано в \ ref {3}.

\ [t_ {1/2} \ = \ \ frac {ln \ 2} {\ lambda} \ label {3} \]

Период полураспада измеряется в единицах времени и является мерой того, сколько времени требуется, чтобы количество радиоактивных ядер в данном образце уменьшилось до половины от первоначального количества.Это концептуально простой способ сравнить скорости распада двух радиоизотопов. Если для двух радиоизотопов одинаковое количество исходных ядер, одно с коротким периодом полураспада и одно с длинным периодом полураспада, то скорость счета будет выше для радиоизотопа с коротким периодом полураспада, чем у многих других. события распада должны происходить в единицу времени, чтобы период полураспада был короче.

При распаде радиоизотопа дочерний продукт также может быть радиоактивным. В зависимости от относительных периодов полураспада родителя и дочери может возникнуть несколько ситуаций: отсутствие равновесия, временное равновесие или вековое равновесие.В этом модуле не будут обсуждаться первые две возможности, поскольку они не имеют отношения к данному конкретному обсуждению.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *