Röntgenkällor. Är röntgenröret källa joniserande strålning?

Under hela historien om livet på jorden organismer utsätts ständigt för kosmisk strålning och utbildade dem i en atmosfär av radionuklider, och strålning under de naturligt förekommande ämnen. Moderna livet anpassas till alla funktioner och begränsningar av miljön, bland annat genom naturliga källor för röntgenstrålning.

Trots att höga nivåer av strålning, naturligtvis skadligt för kroppen, vissa typer av strålning är viktiga för livet. Till exempel har bakgrundsstrålningen har bidragit till grundläggande kemisk och biologisk evolution. Också uppenbart är det faktum att värmen från jordens kärna tillhandahålls och upprätthålls av resteffekten hos den primära, naturligt förekommande radionuklider.

kosmiska strålar

Strålning av utomjordiskt ursprung, som kontinuerligt bombarderar jorden, som kallas den kosmiska.

Det faktum att den penetrerande strålningen infaller på vår planet från yttre utrymme, men inte av markbundna ursprung, hittades i experiment för att mäta jonisering på olika höjder, från havsnivå till 9000 m. Det visade sig att intensiteten av den joniserande strålningen reducerades till en höjd av 700 m, och fortsätter att klättra snabbt ökat. Den initiala nedgången kan hänföras till en minskning i intensiteten av markbundna gammastrålar och ökningen - kosmiska.

Röntgenkällor i rymden är som följer:

• grupp galaxer;
• Seyfert galaxer;
• solen;
• stjärnor;
• kvasarer;
• svarta hål;
• supernovarester;
• vita dvärgar;
• mörka stjärnor och andra.

Bevis för sådan strålning, till exempel, är att öka den kosmiska stråleintensiteten observeras i världen efter bloss. Men vår stjärna är inte en viktig bidragande orsak till det totala flödet, eftersom dess dagliga variationer är mycket små.

Två typer av balkar

Kosmisk strålning delas in i primära och sekundära. Strålning interagerar inte med materia i atmosfären eller hydrosfären litosfären av jorden, som kallas den primära. Den består av protoner (≈ 85%) och alfa-partiklar (≈ 14%), med mycket mindre flöden (<1%) tyngre kärnor. Sekundära kosmiska röntgenstrålar, strålningskällor som - den primära strålningen och atmosfären består av subatomära partiklar såsom pions, myoner och elektroner. Vid havsnivå, nästan alla av den observerade strålningen innefattar sekundära kosmiska strålar 68% av vilket redovisas myoner och 30% - av elektroner. Mindre än 1% av flödet vid havsnivå består av protoner.

Primära kosmisk strålning tenderar att ha en enorm rörelseenergi. De positivt laddade och få energi på grund av acceleration i magnetfält. I rymdens vakuum laddade partiklar kan överleva länge och resa miljontals ljusår. Under detta flyg, de förvärvar hög kinetisk energi av storleksordningen 2-30 GeV (1 GeV = skrevs den september ^tio eV). Individuella partiklar har energier upp till 10 ¹⁰ GeV.

Den höga energin hos de primära kosmisk strålning tillåta dem att bokstavligen dela upp kollision av atomer i jordens atmosfär. Tillsammans med neutroner, protoner, och subatomära partiklar kan bildas lättare element såsom väte, helium och beryllium. Myoner debiteras alltid, och snabbt sönderfaller till elektroner eller positroner.

magnetisk skärm

Intensiteten av kosmiska strålar med ökningen kraftigt för att nå ett maximum vid ca 20 km. 20 km till toppen av atmosfären (upp till 50 km), minskar intensiteten.

Detta mönster beror på ökad produktion av sekundär strålning genom att öka lufttätheten. På en höjd av 20 km stor del av den primära strålningen har ingått interaktion, och intensitet minskning från 20 km till havsytan återspeglar upptaget av sekundära strålar atmosfär, motsvarande cirka 10-meters vattenskikt.

Strålningsintensiteten är också relaterad till latitud. På samma höjd kosmiska flödet ökar från ekvatorn till latitud 50-60 ° och förblir konstant upp till polerna. Detta beror på formen på det magnetiska fältet av jorden och fördelningen av den primära strålningseffekten. Magnetiska kraftlinjerna bortom atmosfären är generellt parallell med jordytan vid ekvatorn och vinkelrät mot polerna. Laddade partiklar lätt förflyttas längs magnetiska fältlinjer, men med svårighet i att övervinna dess tvärriktning. Från polerna till 60 °, så gott som hela den primära strålningen når jordens atmosfär, och vid ekvatorn endast partiklar med energier överstigande 15 GeV, kan tränga genom den magnetiska skärmen.

Sekundära källor röntgen

Som ett resultat av samverkan av kosmiska strålar med materia kontinuerligt producerade en signifikant mängd av radionuklider. De flesta av dem är fragment, men några av dem bildas genom aktivering av stabila atomer med neutroner och myoner. Naturliga produktion av radionuklider i atmosfären motsvarar intensiteten av kosmisk strålning på höjd och latitud. Cirka 70% av dem förekommer i stratosfären, och 30% - i troposfären.

Med undantag för H-3 och C-14, radionuklider är vanligen i mycket små koncentrationer. Tritium späds och blandas med vatten och H 2, och C-14 kombinerar med syre och bildar CO _2, som blandas med koldioxidatmosfär. Kol-14 kommer in i växten genom fotosyntesen.

strålning av jorden

Av de många radionuklider som bildas jorden, bara ett fåtal har en halveringstid tillräckligt länge för att förklara deras nuvarande existens. Om vår planet bildades cirka 6 miljarder år sedan, att de kvar i mätbara mängder, skulle kräva en halveringstid på minst 100 miljoner år. Av de primära radionuklider, som fortfarande finns, tre är viktigast. Röntgenkälla är en K-40, U-238 och Th-232. Uran och torium sönderfallskedjan, varje form produkter som är nästan alltid i närvaro av det ursprungliga isotopen. Även om många av dotter radionuklider är kortlivade, de är vanliga i miljön, eftersom det ständigt bildas från de långlivade föregångare.

Andra långlivade ursprungliga röntgenkällor, kort sagt, är i mycket låga koncentrationer. Denna Rb-87, La-138, Ce-142, Sm-147, Lu-176, och så vidare. D. Naturligt förekommande neutroner bildar många andra radionuklider, men deras koncentration är vanligtvis ganska låg. I en karriär Oklo i Gabon, Afrika, som ligger bevis på existensen av "naturlig reaktor" där kärnreaktioner inträffar. Utarmning av U-235 och närvaron av fissionsprodukter i de rika uranfyndigheter, visar att omkring 2 miljarder år sedan, det skedde spontant utlösa en kedjereaktion.

Trots att de ursprungliga radionuklider finns överallt, deras koncentration beror på platsen. Huvud reservoar av naturlig radioaktivitet är litosfären. Dessutom inom litosfären det varierar avsevärt. Ibland det är förenat med vissa typer av föreningar och mineraler, ibland - särskilt regionalt, med liten korrelation med de typer av stenar och mineraler.

Fördelning av primära radionuklider och deras dotterprodukter i naturliga ekosystem är beroende av många faktorer, inklusive de kemiska egenskaperna hos nuklider, fysiska faktorer i ekosystemet, samt fysiologiska och ekologiska attribut av flora och fauna. Vittring av bergarter levererar deras huvudsakliga reservoar jorden U, Th och K. Th och U sönderfallsprodukter också deltar i detta program. Av jord K, Ra, U bit, och mycket lite Th absorberas av växter. De utnyttjar kalium-40 såväl som stabila och K. Radium, U-238 sönderfallsprodukt, som används av anläggningen, inte för att det är en isotop, och eftersom det är kemiskt liknar kalcium. Absorption av uran- och torium växter är vanligtvis små, eftersom dessa radionuklider är vanligtvis olösliga.

radon

Viktigast av alla källor till naturlig strålning inslag är smaklös och luktfri, osynliga gas, vilket är 8 gånger tyngre än luft, radon. Den består av två huvud isotoper - radon-222, en av de sönderfallsprodukter av U-238 och Radon-220, som bildas av sönderfallet av Th-232.

Stenar, jord, växter, djur avger radon i atmosfären. Gasen är en produkt av sönderfallet av radium, och produceras i något material som innehåller den. Eftersom radon - inert gas, kan den isoleras ytor i kontakt med atmosfären. Mängden av radon, som utgår från en given massa av rock beror på mängden av radium och ytarea. Ju mindre rasen, desto mer kan släppa radon. Rn koncentration i luften nära radiysoderzhaschimi material är också beroende av lufthastigheten. I källare, grottor och gruvor, som har en dålig luftcirkulation, kan koncentrationen av radon nå betydande nivåer.

Rn snabbt bryts ned och bildar en serie av dotter radionuklider. Efter bildandet av atmosfär radon sönderfallsprodukter är förenade med små partiklar av damm, som lägger sig på jord eller växter, och inhaleras av djuren. Regnar särskilt effektivt renad luft från radioaktiva element, men kollisionen och avsättning av aerosolpartiklar främjar också deras avsättning.

I tempererade klimat, koncentrationen av radon inomhus i genomsnitt ca 5-10 gånger högre än utomhus.

Under de senaste årtiondena, mannen "artificiellt" producerat flera hundra radionuklider åtföljer röntgenstrålningskällor, egenskaper och tillämpningar som används i medicin, militär, kraftgenerering, och instrumentering för mineralprospektering.

Individuella effekterna av konstgjorda strålkällor varierar kraftigt. De flesta människor får en relativt liten dos av artificiell strålning, men vissa - många tusen gånger strålningen från naturliga källor. Syntetiska källor kontrolleras bättre än naturlig.

Röntgenkällor inom medicin

Den industriella och medicinskt bruk, som regel, bara rena radionuklider, vilket förenklar identifieringen sätt att läcka från lagringsplatser och kasseringsprocess.

strålning tillämpningar inom medicinen är utbredd och skulle kunna ha en betydande inverkan. Detta inkluderar röntgenkällor som används i medicin för:

• diagnostik;
• terapi;
• analytiska procedurer;
• stimulering.

För diagnostisk användning som privata källor, samt ett brett utbud av radioaktiva spårämnen. Vårdinrättningar brukar skilja ansökan radiologi och nukleärmedicin.

Är röntgenröret källa joniserande strålning? Datortomografi och genomlysning - ett välkänt diagnostiska förfaranden som görs med den. Vidare är i medicinsk radiografi, det finns många program isotopkällor inklusive gamma och beta, och experimentella neutronkällor för fall där X-ray maskiner är obekvämt, felplacerade, eller kan vara farliga. Ur synvinkel ekologi, är röntgenstrålning inte farligt så länge dess källor förblir ansvarig och kasseras på rätt sätt. I detta avseende, den historien element radium, radon och nålar radiysoderzhaschih luminiscenta föreningar är inte uppmuntrande.

Röntgenkällor på basis av ⁹⁰ Sr eller ¹⁴⁷ Pm som vanligen används. Framväxten av ²⁵² Cf som en bärbar neutron generator neutronradiografi allmänt tillgängliga, men i allmänhet, är denna metod fortfarande starkt beroende av tillgången på kärnreaktorer.

nukleärmedicin

Den största faran för miljöpåverkan är radioisotopmarkörer i nukleärmedicin och röntgenkällor. Exempel biverkningen följande:

• bestrålning av patienten;
• exponering av sjukhuspersonal,
• bestrålning vid transport av radioaktiva farmaceutiska medel;
• påverkan i tillverkningsprocessen;
• effekterna av radioaktivt avfall.

Under de senaste åren har det funnits en tendens att minska exponeringen av patienter genom att införa kortlivade isotoper snävare fokuserade aktiviteter och användningen av högre lokala produkter.

Mindre halveringstid minskar påverkan av radioaktivt avfall , eftersom de flesta av de långlivade element matas ut genom njurarna.

Uppenbarligen har påverkan på miljön genom avloppssystemet inte beror på om patienten är på sjukhuset eller behandlas på polikliniskt. Även om de flesta av de utsläpp av radioaktiva grundämnen kommer sannolikt att vara kortvarig, kumulativ effekt avsevärt överstiger den nivå för förorening av alla kärnkraftverk kombinerade.

De vanligaste radionuklider inom medicin - röntgenkällor:

• ^99m Tc - avsökning av skallen och hjärnan, cerebral blod Scan, hjärta, lever, lunga, sköldkörtel, placental lokalisering;
• ¹³¹ I - blod, lever scan, placenta lokalisering, skanning och behandling av sköldkörtel;
• ⁵¹ Cr - bestämning av varaktigheten av förekomsten av röda blodkroppar eller sekvestrering, blodvolym;
• ⁵⁷ Co - Schilling prov;
• ³² P - metastaserat till ben.

Utbredd användning radioimmunanalysförfaranden strålning analys av urin och andra forskningsmetoder som använder märkta organiska föreningar av signifikant ökade användningen av en flytande-scintillations preparat. Organiska fosfor lösningar är vanligen baserade på toluen eller xylen, utgör en ganska stor volym av flytande organiskt avfall som måste bortskaffas. Bearbetning i flytande form, är potentiellt riskfyllt och miljömässigt oacceptabelt. Av denna anledning ges företräde till avfallsförbränning.

Sedan långlivat ³ H eller ¹⁴ C är lättlösliga i miljön, är deras effekt i det normala intervallet. Men den samlade effekten kan vara betydande.

En annan medicinsk användning av radionuklider - användningen av plutonium batterier för pacemakers makt. Tusentals människor lever idag tack vare det faktum att dessa enheter hjälper driva sina hjärtan. Slutna strålkällor ²³⁸ Pu (150 GBq) implanterades kirurgiskt i patienter.

Industriell röntgenstrålning: källor, egenskaper och användningsområden

Medicin - är inte det enda område där fann användning av denna del av det elektromagnetiska spektrumet. En stor del av den av människan skapade strålningsmiljö används i industriella radioisotoper och röntgenkällor. Exempel på denna ansökan:

• industriell radiografi;
• strålningsmätning;
• rökdetektorer;
• självlysande material;
• Röntgenkristallografi;
• skannrar för inspektion bagage och handbagage;
• Röntgenlasrar;
• synkrotroner;
• cyklotroner.

Eftersom de flesta av dessa applikationer involverar användningen av inkapslade isotoper, sker bestrålning rum under transport, överföring, underhåll och användning.

Är röntgenröret källa joniserande strålning inom industrin? Ja, det används i icke-destruktiva flygplats styrsystem i kristall forskning, material och strukturer, industriell inspektion. Under det senaste årtiondet har den stråldos exponering inom vetenskap och industri nådde halva värdet av denna indikator i medicin; därför ett betydande bidrag.

Inkapslade röntgenkällor i sig har liten effekt. Men deras transport och omhändertagande alarmerande när de försvinner eller oavsiktligt kastas i soptunnan. Sådana röntgenkällor levereras vanligtvis och installeras i en dubbel-förseglade skivor eller cylindrar. Kapslarna är tillverkade av rostfritt stål och kräver regelbunden inspektion för läckor. Återvinning kan vara ett problem. Kortlivade källor kan spara och förfall, men även i detta fall bör de vederbörligen beaktas, och resterande aktiva materialet måste kasseras i en godkänd anläggning. Annars bör kapslarna skickas till specialiserade institutioner. Deras tjocklek bestämmer storleken på det aktiva materialet och röntgenstrålekälledelen.

Lagringsutrymme röntgenkällor

Ett växande problem är säker avveckling och sanering av industriområden där radioaktivt material lagras i det förflutna. I princip det tidigare byggt företag för bearbetning av kärnmaterial, men måste vara en del av andra industrier, såsom fabriker för framställning av självlysande tritium tecken.

Ett särskilt problem är de långlivade källor låg nivå, som ofta distribueras. Till exempel, är den ²⁴¹ Am används i rökdetektorer. Förutom radon är den viktigaste röntgenkällor i hemmet. Individuellt de inte utgör någon fara, men ett stort antal av dem kan vara ett problem i framtiden.

kärnexplosioner

Under de senaste 50 åren, fick varje kastas inverkan av strålning från radioaktivt nedfall som orsakas av kärnvapen testning. De nådde en topp 1954-1958 och 1961-1962 år.

1963, tre länder (Sovjetunionen, USA och Storbritannien) som undertecknades ett avtal om ett partiellt förbud mot kärnvapenprov i atmosfären, haven och yttre rymden. Under de kommande två decennierna, Frankrike och Kina genomfört en rad mycket mindre försök, som upphörde 1980. Underjordiska tester fortfarande pågår, men de brukar inte orsaka utfällning.

Radioaktivitet efter atmosfär tester faller nära platsen för explosionen. Dels de kvar i troposfären och bärs av vinden över hela världen på samma breddgrad. När vi flyttar, de faller till marken, stanna i ungefär en månad i luften. Men det bästa skjuts in i stratosfären, där föroreningarna återstår för många månader, och sänks långsamt över planeten.

Nedfallet innehåller hundratals olika radionuklider, men endast ett fåtal av dem har möjlighet att agera på den mänskliga kroppen, så deras storlek är mycket liten, och förfall är snabb. C-14, Cs-137, Zr-95 och Sr-90 är de mest betydande.

ZR-95 har en halveringstid på 64 dagar, och Cs-137 och Sr-90 - cirka 30 år. Endast kol-14 med en halveringstid på 5730 år kommer att förbli aktiv i en avlägsen framtid.

kärnenergi

Kärnenergi är den mest kontroversiella av alla konstgjorda strålningskällor, men det har en mycket litet bidrag till påverkan på människors hälsa. Under normal drift av kärntekniska anläggningar släpper ut i miljön av en liten mängd strålning. På Februari 2016 fanns det 442 verksamma civila kärnreaktorer i 31 länder, och ytterligare 66 är under uppbyggnad. Detta är bara en del av produktionscykeln av kärnbränsle. Det börjar med produktionen och slipning av uranmalm och förlänger tillverkningen av kärnbränsle. Efter användning i kraftverk Bränsleceller ibland behandlas för utvinning av uran och plutonium. Slutligen avslutar cykeln med slutförvaring av kärnavfall. I varje steg av denna cykel kan läcka radioaktivt material.

Ungefär hälften av världsproduktionen av uranmalm kommer från dagbrottet, den andra hälften - från gruvorna. Den maldes sedan i närliggande fabriker som producerar stora mängder avfall - hundratals miljoner ton. Detta avfall förblir radioaktivt under miljontals år efter det att bolaget slutar sitt arbete trots emission strålningen är en mycket liten del av naturlig bakgrund.

Därefter uranet omvandlas till bränsle genom vidare bearbetning och rening på koncentrerar kvarnar. Dessa processer leder till luft- och vattenföroreningar, men de är mycket mindre än i andra led i bränslecykeln.