Занимательная радиация
Шрифт:
По природе и свойствам на гамма-излучение очень похоже излучение рентгеновское. Отличается лишь происхождением: его получают искусственно в рентгеновской трубке.
Существуют и другие виды ионизирующих излучений. Например, при ядерной вспышке или работе ядерного реактора кроме гамма-излучений образуются потоки нейтронов. Космические лучи помимо этих же излучений несут протоны и много чего ещё.
Итак, мы ответили на вопрос о «скорострельности» и «калибре» ионизирующих излучений. Но этот вопрос вовсе не главный. Самое важное – последствия облучения. Можно ли их оценить, зная удельную активность источника и тип излучения? Увы, нет. Помимо свойств радионуклида нам необходимо узнать, как
Об этом – в следующей главе.
Миф третий: самый опасный вид радиации —
гамма-излучение
Со школьных времен у многих сложилось впечатление: по-настоящему опасно именно гамма-излучение. Образуясь при ядерной вспышке, гамма-лучи пролетают многие километры, пронизывают людей насквозь и приводят к лучевой болезни. Именно для защиты от гамма-излучений ядерный реактор окружают бетонной толщей, а не такие крупные источники излучений прячут в свинцовые контейнеры.
Всё это так. Но не имеет прямого отношения к опасности излучений для человека. Почему? Потому что в этом случае речь идёт о совсем другом свойстве излучений – об их проникающей способности. У гамма-излучений такая способность много выше, чем у альфа- и бета-лучей. Опасность же излучений определяется их дозой. Позднее мы вернемся к нашим гамма-лучам, а пока попробуем понять, что такое доза.
Итак, что это такое – доза?
Рассмотрим на бытовом примере. Человек выпил 250 грамм водки. Это что – доза? Нет, это порция, которая содержит 100 грамм спирта. А доза рассчитывается с учетом массы тела человека. Если он весит 100 кг, то в нашем примере доза будет равна 1 грамм алкоголя на 1 килограмм массы тела. Если же человек весит 50 кг, то доза будет равна 2 г/кг, то есть в два раза больше. Видите, как удобно сравнивать? Уже ясно, что на второго человека приём той же порции окажет более сильное действие. А от одинаковой дозы и последствия будут соразмерные.
Подобным образом оценивают и воздействие ионизирующих излучений на человека. Самая простая характеристика – так называемая поглощённая доза. Как её определяют? В два этапа. Сначала измеряют или рассчитывают – нет, не граммы спирта, а количество энергии, которое поглотило тело (человек или отдельный орган) в результате облучения. А потом эту поглощённую энергию делят на массу тела.
Русский и француз в поезде.
Француз достаёт коньячок, шоколадку. Наш – бутыль водки и банку с капустой.
Чокнулись. Француз рюмочку пригубил, от шоколадки откусил – и к зеркалу.
Наш стакан опрокинул, зачерпнул пятернёй капусту:
– А ты, мусью, чего это в зеркало любуешься?
– Свою дозу определяю. Щёчки порозовели – всё, достаточно.
Выпили ещё, наш закусил – и тоже к зеркалу.
– Месье, а зачем вы рот открываете?
– Так свою дозу определяю.
–?!
– Капуста всплывёт – всё, хватит.
В чём измеряют энергию? Правильно, в джоулях (Дж). А массу? В килограммах. Значит, поглощённая доза будет измеряться в джоулях на килограмм: Дж/кг. Но когда речь идёт о радиации, «джоуль на килограмм» получает специальное имя – в честь известного учёного. Может быть, слышали – грей (Гр)? Возможно, вам знакомо слово рад – в радах измеряли поглощённую дозу прежде, до введения грея. Один рад в сто раз меньше грея (как копейка к рублю):
1 Гр = 100 рад.
А ещё раньше использовали общеизвестную единицу – рентген. Рентгенами оценивали не энергию, а ионизирующую способность излучения. Не будем забивать голову; для простоты отметим: рентген примерно равен раду.
Обратите внимание на три важных детали. Во-первых, доза – это дробь. И в числителе стоит вовсе не количество альфа-частиц или гамма-квантов, поглощённых телом. В числителе дроби – энергия. Значение имеет именно энергия ионизирующих излучений. Например, гамма-излучение может быть как жёстким, так и мягким. Жёсткое излучение (правый край шкалы на рис. 2.2) обладает высокой энергией. А мягкое (поближе к ультрафиолету) несёт меньшую энергию. Важен не только калибр пули. Выстрел из винтовки – одно дело, а той же пулей из рогатки – совсем другое.
Во-вторых, нас интересует не вся энергия излучения, а лишь та её часть, что поглотилась облучённым телом. Энергия излучения, прошедшего сквозь тело – в дозу не войдёт.
И в-третьих. В знаменателе дроби стоит масса. Но уже не масса радионуклида, как при расчёте удельной активности. А масса облучаемого тела, мишени.
Ах, да, ещё используют какие-то зиверты. Но прежде, чем вы окончательно запутаетесь, хочу немного вдохновить вас. Правда, не всех, а лишь мужскую часть читателей. Попробуем понять: а зачем нам, мужикам, нужно разбираться во всех этих греях и беккерелях. Представьте: знакомитесь вы с шикарной женщиной. Без больших денег удивить её трудно (я ж понимаю: вряд ли эту книгу читает олигарх). И тогда мы поступаем так. Плавно переводим разговор на тему о радиации и небрежно вставляем типа: «Так… плотность загрязнения территории там была… м-м-м… 10 кюри на квадратный километр. Выходит, эти чернобыльцы получали (тут надо потереть лоб указательным пальцем) среднюю дозу около 100 миллигрей. Больше нормы, но не опасно». Всё! Она – в экстазе, она – ваша.
А вот женщинам демонстрировать продвинутость в разговоре с мужчинами не рекомендуется. Оскорбление мужского достоинства.
А если серьёзно: пока не разберёмся в основах – мы не сможем иметь самостоятельное мнение. И придётся нам принимать на веру мнение чужое. А потому – вперёд.
Вернёмся к нашим зивертам. Они-то зачем понадобились, мало нам греев? Оказывается, поглощённая доза учитывает не всё. Она не учитывает различную способность разных видов излучений повреждать ткани живых организмов.
Часто путают разные вещи: проникающую способность разных видов излучений и их повреждающее действие.
Да, у гамма-излучения высокая приникающая способность, от него труднее защититься. Но мы хотим сравнить повреждающее действие разных излучений при одинаковой поглощённой дозе. Например, когда полностью защититься не получается, и человек таки набирает свои греи. Вот в этом случае альфа-излучение куда опаснее. Потому что тяжёлые и заряженные альфа-частицы, попадая в живую клетку, тормозятся резко и гасят свою энергию на коротком участке пути. Альфа-частицы можно сравнить с разрывными пулями. Поэтому степень биологического повреждения при одинаковой поглощённой дозе для альфа-излучения будет выше.
Подчеркнём еще раз: один грей альфа-излучения опаснее, чем один грей бета- или гамма-излучения. Другое дело – получить большую поглощённую дозу от бета- или гамма-излучения проще. Достаточно находиться рядом с источником излучения – например, с изотопами стронция-90 или цезия-137. А от альфа-излучения – вас защитит даже слой воздуха между вами и источником (например, урановым слитком). Кусок урана можно взять в руки – вас защитит внешний слой кожи. Альфа-излучение становится опасным только при попадании радионуклида внутрь организма. Вот при внутреннем облучении и проявляется его повышенная опасность.