अल्फा बीटा गामा विकिरण का हिस्सा हैं। अल्फा विकिरण: भेदन शक्ति. अल्फा विकिरण सुरक्षा. पदार्थ के साथ आयनकारी विकिरण की परस्पर क्रिया

अल्फा, बीटा (कॉर्पसकुलर विकिरण का एक समूह), गामा विकिरण (तरंग विकिरण का एक समूह)।

कणिका द्रव्यमान और व्यास वाले अदृश्य प्राथमिक कणों की धाराएँ हैं। तरंग विकिरण क्वांटम प्रकृति के होते हैं। ये अल्ट्रा-शॉर्ट वेव रेंज में विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं।

अल्फा विकिरण अल्फा कणों की एक धारा है जो लगभग 20 हजार किमी/सेकेंड की प्रारंभिक गति से फैलती है। उनकी आयनीकरण क्षमता बहुत अधिक है, और चूंकि आयनीकरण के प्रत्येक कार्य के लिए एक निश्चित ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए उनकी भेदन क्षमता नगण्य है: हवा में पथ की लंबाई 3-11 सेमी है, और तरल और ठोस मीडिया में - एक मिलीमीटर का सौवां हिस्सा। मोटे कागज की एक शीट उन्हें पूरी तरह से रोक देती है। अल्फा कणों से विश्वसनीय सुरक्षा मानव कपड़ों द्वारा भी प्रदान की जाती है। चूंकि अल्फा विकिरण में सबसे अधिक आयनीकरण शक्ति होती है, लेकिन सबसे कम मर्मज्ञ क्षमता होती है, अल्फा कणों के साथ बाहरी विकिरण व्यावहारिक रूप से हानिरहित होता है, लेकिन उन्हें शरीर के अंदर ले जाना बहुत खतरनाक होता है।

बीटा विकिरण बीटा कणों की एक धारा है, जो विकिरण की ऊर्जा के आधार पर, प्रकाश की गति (300 हजार किमी/सेकेंड) के करीब गति से फैल सकती है। बीटा कणों में अल्फा कणों की तुलना में कम चार्ज और अधिक गति होती है, इसलिए उनमें आयनीकरण शक्ति कम लेकिन भेदन शक्ति अधिक होती है। हवा में उच्च-ऊर्जा बीटा कणों की यात्रा दूरी 20 मीटर तक है, पानी और जीवित ऊतकों में - 3 सेमी तक, धातु में - 1 सेमी तक। व्यवहार में, बीटा कण लगभग पूरी तरह से खिड़की या कार के शीशे और धातु को अवशोषित करते हैं कई मिलीमीटर मोटी स्क्रीन। कपड़े 50% तक बीटा कणों को अवशोषित करते हैं। शरीर के बाहरी विकिरण के दौरान, 20-25% बीटा कण लगभग 1 मिमी की गहराई तक प्रवेश करते हैं। इसलिए, बाहरी बीटा विकिरण तभी गंभीर खतरा पैदा करता है जब रेडियोधर्मी पदार्थ त्वचा (विशेषकर आंखों) या शरीर के अंदर सीधे संपर्क में आते हैं।

गामा विकिरण रेडियोधर्मी परिवर्तनों के दौरान परमाणुओं के नाभिक द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण है। यह आमतौर पर बीटा क्षय के साथ होता है, कम अक्सर अल्फा क्षय के साथ। अपनी प्रकृति से, गामा विकिरण 10~8-10~सेमी की तरंग दैर्ध्य के साथ एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र है। यह अलग-अलग हिस्सों (क्वांटा) में उत्सर्जित होता है और प्रकाश की गति से फैलता है। इसकी आयनीकरण क्षमता बीटा कणों की तुलना में काफी कम है और अल्फा कणों की तुलना में और भी अधिक है। लेकिन गामा विकिरण में सबसे बड़ी भेदन क्षमता होती है और यह हवा में सैकड़ों मीटर तक फैल सकती है। इसकी ऊर्जा को आधे से कमजोर करने के लिए, पदार्थ की एक परत (आधा क्षीणन परत) की मोटाई की आवश्यकता होती है: पानी - 23 सेमी, स्टील - लगभग 3, कंक्रीट - 10, लकड़ी - 30 सेमी। सबसे बड़ी मर्मज्ञ क्षमता के कारण, गामा विकिरण बाहरी विकिरण के दौरान रेडियोधर्मी विकिरण के हानिकारक प्रभाव का सबसे महत्वपूर्ण कारक है। सीसा जैसी भारी धातुएं, जो इन उद्देश्यों के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं, गामा विकिरण के खिलाफ अच्छी सुरक्षा हैं।

100. मनुष्यों पर विकिरण का प्रभाव

अन्य हानिकारक कारकों की तुलना में, आयनकारी विकिरण (विकिरण) का सबसे अच्छा अध्ययन किया गया है। विकिरण कोशिकाओं को कैसे प्रभावित करता है? जब परमाणु नाभिक विखंडन होता है, तो बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जो आसपास के पदार्थ के परमाणुओं से इलेक्ट्रॉनों को अलग करने में सक्षम होती है। इस प्रक्रिया को आयनीकरण कहा जाता है, और ऊर्जा ले जाने वाले विद्युत चुम्बकीय विकिरण को आयनीकरण कहा जाता है। एक आयनित परमाणु अपने भौतिक और रासायनिक गुणों को बदलता है। नतीजतन, जिस अणु में यह शामिल है उसके गुण बदल जाते हैं। विकिरण का स्तर जितना अधिक होगा, आयनीकरण की घटनाओं की संख्या जितनी अधिक होगी, कोशिकाएं उतनी ही अधिक क्षतिग्रस्त होंगी। शरीर कुछ दिनों या हफ्तों के भीतर मृत कोशिकाओं को नई कोशिकाओं से बदल देता है, और उत्परिवर्ती कोशिकाओं को प्रभावी ढंग से हटा देता है। प्रतिरक्षा प्रणाली यही करती है। लेकिन कभी-कभी सुरक्षात्मक प्रणालियाँ विफल हो जाती हैं। दीर्घकालिक परिणाम कैंसर या वंशजों में आनुवंशिक परिवर्तन हो सकता है, जो क्षतिग्रस्त कोशिका के प्रकार (नियमित या रोगाणु कोशिका) पर निर्भर करता है। कोई भी परिणाम पूर्व निर्धारित नहीं है, लेकिन दोनों में कुछ संभावनाएँ हैं। जो कैंसर स्वतः घटित होते हैं उन्हें स्वतःस्फूर्त मामले कहा जाता है। यदि कोई एजेंट कैंसर पैदा करने के लिए जिम्मेदार पाया जाता है, तो कैंसर को प्रेरित माना जाता है।

यदि विकिरण की खुराक प्राकृतिक पृष्ठभूमि से सैकड़ों गुना अधिक हो जाती है, तो यह शरीर पर ध्यान देने योग्य हो जाती है। महत्वपूर्ण बात यह नहीं है कि यह विकिरण है, बल्कि यह है कि शरीर की रक्षा प्रणालियों के लिए क्षति की बढ़ी हुई मात्रा से निपटना अधिक कठिन है। विफलताओं की बढ़ती आवृत्ति के कारण, अतिरिक्त "विकिरण" कैंसर उत्पन्न होते हैं। इनकी संख्या स्वतःस्फूर्त कैंसरों की संख्या की कई प्रतिशत हो सकती है।

बहुत बड़ी खुराक, यह पृष्ठभूमि से हजारों गुना अधिक है। ऐसी खुराक पर, शरीर की मुख्य कठिनाइयाँ परिवर्तित कोशिकाओं से नहीं, बल्कि शरीर के लिए महत्वपूर्ण ऊतकों की तीव्र मृत्यु से जुड़ी होती हैं। शरीर सबसे कमजोर अंगों, मुख्य रूप से लाल अस्थि मज्जा, जो हेमटोपोइएटिक प्रणाली से संबंधित है, के सामान्य कामकाज को बहाल करने का सामना नहीं कर सकता है। तीव्र बीमारी के लक्षण प्रकट होते हैं - तीव्र विकिरण बीमारी। यदि विकिरण एक ही बार में सभी अस्थि मज्जा कोशिकाओं को नहीं मारता है, तो शरीर समय के साथ ठीक हो जाएगा। विकिरण बीमारी से उबरने में एक महीने से अधिक समय लगता है, लेकिन फिर व्यक्ति सामान्य जीवन जीता है। विकिरण बीमारी से उबरने के बाद, लोगों को कैंसर होने की संभावना उनके गैर-विकिरणित साथियों की तुलना में थोड़ी अधिक होती है। कई प्रतिशत तक। यह रोगियों की टिप्पणियों से पता चलता है दुनिया के विभिन्न देशों में जो रेडियोथेरेपी से गुजर चुके हैं और जिन्हें विकिरण की काफी बड़ी खुराक मिली है, पहले परमाणु उद्यमों के कर्मचारियों के लिए, जिनके पास अभी तक विश्वसनीय विकिरण सुरक्षा प्रणालियाँ नहीं थीं, साथ ही जापानी परमाणु बमबारी से बचे लोगों के लिए भी। , और चेरनोबिल परिसमापक। सूचीबद्ध समूहों में, हिरोशिमा और नागासाकी के निवासियों के पास सबसे अधिक खुराक थी। 60 से अधिक वर्षों के अवलोकन में, प्राकृतिक पृष्ठभूमि से 100 या अधिक गुना अधिक खुराक वाले 86.5 हजार लोगों में, नियंत्रण समूह की तुलना में घातक कैंसर के 420 अधिक मामले थे (लगभग 10% की वृद्धि)। तीव्र विकिरण बीमारी के लक्षणों के विपरीत, जिन्हें प्रकट होने में घंटों या दिन लगते हैं, कैंसर तुरंत प्रकट नहीं होता है, शायद 5, 10 या 20 वर्षों के बाद। विभिन्न कैंसर स्थानों के लिए, गुप्त अवधि अलग-अलग होती है। ल्यूकेमिया (रक्त कैंसर) पहले पांच वर्षों में सबसे तेजी से विकसित होता है। यह वह बीमारी है जिसे पृष्ठभूमि की तुलना में सैकड़ों और हजारों गुना अधिक विकिरण खुराक पर विकिरण जोखिम का संकेतक माना जाता है।

मिथक 03. विकिरण का सबसे खतरनाक प्रकार गामा विकिरण है

स्कूल के दिनों से ही, कई लोगों की यह धारणा रही है कि गामा विकिरण वास्तव में खतरनाक है। परमाणु विस्फोट के दौरान निर्मित, गामा किरणें कई किलोमीटर तक यात्रा करती हैं, लोगों में प्रवेश करती हैं और विकिरण बीमारी का कारण बनती हैं। गामा विकिरण से बचाव के लिए परमाणु रिएक्टर को कंक्रीट की मोटी परत से घेरा जाता है, और छोटे विकिरण स्रोत सीसे के कंटेनरों में छिपे होते हैं। ये सब सच है. लेकिन इसका इंसानों के लिए विकिरण के खतरे से सीधा संबंध नहीं है।

क्यों? क्योंकि इस मामले में हम विकिरण की एक पूरी तरह से अलग संपत्ति के बारे में बात कर रहे हैं - इसकी भेदन क्षमता। हाँ, गामा विकिरण की यह क्षमता अल्फा और बीटा किरणों की तुलना में बहुत अधिक है। लेकिन विकिरण का खतरा भेदन क्षमता से नहीं, बल्कि खुराक से तय होता है। हम अपनी गामा किरणों पर बाद में वापस आएंगे, लेकिन अभी यह समझने की कोशिश करते हैं कि खुराक क्या है।

आइए एक रोजमर्रा का उदाहरण देखें। एक आदमी ने 250 ग्राम वोदका पी ली. यह खुराक क्या है? नहीं, यह एक सर्विंग है जिसमें 100 ग्राम अल्कोहल है। और खुराक की गणना व्यक्ति के शरीर के वजन को ध्यान में रखकर की जाती है। यदि उसका वजन 100 किलोग्राम है, तो हमारे उदाहरण में खुराक शरीर के वजन के प्रति 1 किलोग्राम पर 1 ग्राम अल्कोहल के बराबर होगी। अगर किसी व्यक्ति का वजन 50 किलो है तो खुराक 2 ग्राम प्रति किलोग्राम यानी दोगुनी होगी. क्या आप देखते हैं कि तुलना करना कितना सुविधाजनक है? यह पहले से ही स्पष्ट है कि समान भाग लेने से दूसरे व्यक्ति पर अधिक मजबूत प्रभाव पड़ेगा। और उसी खुराक से परिणाम आनुपातिक होंगे।

मनुष्यों पर आयनकारी विकिरण के प्रभाव का आकलन इसी तरह किया जाता है। सबसे सरल विशेषता तथाकथित अवशोषित खुराक है। इसे कैसे परिभाषित किया गया है? दो चरणों में. सबसे पहले, वे मापते हैं या गणना करते हैं - नहीं, अल्कोहल का ग्राम नहीं, बल्कि विकिरण के परिणामस्वरूप शरीर (एक व्यक्ति या एक व्यक्तिगत अंग) द्वारा अवशोषित ऊर्जा की मात्रा। और फिर यह अवशोषित ऊर्जा शरीर के वजन से विभाजित हो जाती है।

ऊर्जा कैसे मापी जाती है? यह सही है, जूल (जे) में। द्रव्यमान के बारे में क्या? किलोग्राम में. यह पता चला है कि अवशोषित खुराक जूल प्रति किलोग्राम में मापा जाएगा: जे/किग्रा। लेकिन जब विकिरण की बात आती है, तो प्रसिद्ध वैज्ञानिक के सम्मान में, "जूल प्रति किलोग्राम" को एक विशेष नाम मिलता है। शायद आपने सुना हो - "ग्रे" (जीआर)? आप "रेड" शब्द से परिचित हो सकते हैं - ग्रे की शुरूआत से पहले अवशोषित खुराक को रेड्स में मापा जाता था। एक रेड एक ग्रे से सौ गुना कम है, एक पैसा एक रूबल से इस प्रकार संबंधित है: 1 जीआर = 100 रेड। और पहले भी वे एक प्रसिद्ध इकाई - एक्स-रे का उपयोग करते थे। एक्स-रे का उपयोग ऊर्जा का नहीं, बल्कि विकिरण की आयनीकरण क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता था।

आइए इसके बारे में चिंता न करें, सरलता के लिए हम ध्यान दें कि एक एक्स-रे लगभग एक रेड के बराबर होता है। तीन महत्वपूर्ण विवरणों पर ध्यान दें.

सबसे पहले, खुराक एक अंश है। और अंश शरीर द्वारा अवशोषित अल्फा कणों या गामा क्वांटा की संख्या बिल्कुल नहीं है। भिन्न का अंश ऊर्जा है। यह आयनकारी विकिरण की ऊर्जा है जो मायने रखती है। उदाहरण के लिए, गामा विकिरण कठोर और नरम दोनों हो सकता है: कठोर विकिरण (चित्र 2.2 में पैमाने के दाहिने किनारे को देखें) में उच्च ऊर्जा होती है, और नरम विकिरण (पराबैंगनी के करीब) में कम ऊर्जा होती है। यह सिर्फ बुलेट कैलिबर नहीं है जो मायने रखता है। राइफल से गोली चलाना एक बात है, लेकिन गुलेल से वही गोली बिल्कुल दूसरी बात है।

दूसरे, हम सभी विकिरण ऊर्जा में रुचि नहीं रखते हैं, बल्कि केवल उस हिस्से में रुचि रखते हैं जो विकिरणित शरीर द्वारा अवशोषित किया गया था। शरीर से होकर गुजरने वाली विकिरण ऊर्जा खुराक में शामिल नहीं है।

पाई, तीसरा, भिन्न का हर द्रव्यमान है। लेकिन यह अब रेडियोन्यूक्लाइड का द्रव्यमान नहीं है, जैसा कि विशिष्ट गतिविधि की गणना करते समय होता है, बल्कि विकिरणित शरीर का द्रव्यमान - लक्ष्य होता है। ओह, हाँ, वे कुछ सीवर्ट का भी उपयोग करते हैं। लेकिन इससे पहले कि आप पूरी तरह भ्रमित हो जाएं, मैं आपको थोड़ी प्रेरणा देना चाहता हूं। सच है, सभी नहीं, बल्कि पाठकों का केवल पुरुष भाग।

आइए समझने की कोशिश करें: हम, पुरुषों को, इन सभी ग्रे और बेकरेल को समझने की आवश्यकता क्यों है? कल्पना कीजिए कि आप एक खूबसूरत महिला से मिलते हैं। बहुत सारे पैसे के बिना उसे आश्चर्यचकित करना मुश्किल है (मैं समझता हूं: यह संभावना नहीं है कि कोई कुलीन वर्ग इस पुस्तक को पढ़ रहा है)। लेकिन हम इसे ऐसे ही करते हैं। हम बातचीत को आसानी से विकिरण के विषय पर ले जाते हैं और लापरवाही से कुछ इस तरह डालते हैं: "तो... वहां के क्षेत्र में प्रदूषण का घनत्व था... एमएमएम... प्रति वर्ग किलोमीटर 10 क्यूरीज़।" तब इन चेरनोबिल पीड़ितों को लगभग 100 मिलीग्राम की औसत खुराक मिली (यहां आपको अपनी तर्जनी से अपना माथा रगड़ने की जरूरत है)। सामान्य से ज़्यादा, लेकिन ख़तरनाक नहीं।” सभी! वह परमानंद में है - वह तुम्हारी है!

लेकिन महिलाओं को पुरुषों के साथ बातचीत में प्रगति प्रदर्शित करने की अनुशंसा नहीं की जाती है: यह पुरुष गरिमा का अपमान है। लेकिन गंभीरता से, जब तक हम बुनियादी बातें नहीं समझेंगे, तब तक हम स्वतंत्र राय नहीं बना पाएंगे। और हमें आस्था पर दूसरे लोगों की राय भी लेनी होगी.' तो - आगे!

आइए अपने सिवर्ट्स पर वापस लौटें। उनकी आवश्यकता क्यों है, हमारे पास पर्याप्त गर्मी नहीं है? यह पता चला है कि अवशोषित खुराक हर चीज को ध्यान में नहीं रखती है: यह जीवित जीवों के ऊतकों को नुकसान पहुंचाने के लिए विभिन्न प्रकार के विकिरण की अलग-अलग क्षमता को ध्यान में नहीं रखती है। विभिन्न चीजें अक्सर भ्रमित होती हैं: विभिन्न प्रकार के विकिरण की भेदन क्षमता और उनके हानिकारक प्रभाव.

हां, गामा विकिरण में उच्च भेदन क्षमता होती है और इससे बचाव करना अधिक कठिन होता है। लेकिन हम एक ही अवशोषित खुराक पर विभिन्न विकिरणों के हानिकारक प्रभावों की तुलना करना चाहते हैं। उदाहरण के लिए, जब अपने आप को पूरी तरह से सुरक्षित रखना संभव नहीं होता है, और एक व्यक्ति अभी भी अपने भूरे बालों को प्राप्त कर रहा है, तो इस मामले में अल्फा विकिरण बहुत अधिक खतरनाक है। क्योंकि जीवित कोशिका में प्रवेश करने वाले भारी और आवेशित अल्फा कण तेजी से धीमे हो जाते हैं और पथ के एक छोटे से हिस्से में अपनी ऊर्जा बुझा देते हैं। अल्फा कणों की तुलना न केवल बड़े-कैलिबर कणों से की जा सकती है, बल्कि विस्फोटक गोलियों से भी की जा सकती है। इसलिए, अल्फा विकिरण के लिए समान अवशोषित खुराक के लिए जैविक क्षति की डिग्री अधिक होगी।

आइए हम फिर से जोर दें: अल्फा विकिरण का एक ग्रे बीटा या गामा विकिरण के एक ग्रे से अधिक खतरनाक है। एक और बात यह है कि बीटा या गामा विकिरण से एक बड़ी अवशोषित खुराक प्राप्त करना आसान है: यह विकिरण स्रोत के करीब होने के लिए पर्याप्त है (उदाहरण के लिए, स्ट्रोंटियम -90 या सीज़ियम -137 के आइसोटोप के साथ)। और यहां तक ​​कि आपके और स्रोत के बीच हवा की परत, उदाहरण के लिए, एक यूरेनियम पिंड, अल्फा विकिरण से रक्षा कर सकती है।

अल्फा रेडिएशन तभी खतरनाक हो जाता है जब रेडियोन्यूक्लाइड शरीर में प्रवेश कर जाता है। आंतरिक विकिरण से ही इसका बढ़ा हुआ ख़तरा स्वयं प्रकट होता है।

यदि आप रेडियोधर्मी रेडॉन में सांस लेते हैं, या आप गलती से यूरेनियम का घोल पीते हैं (बेहतर नहीं), तो परिणामी ग्रे स्ट्रोंटियम या सीज़ियम से बने ग्रे की तुलना में अधिक हानिकारक होगा।

इसलिए, सभी आयनकारी विकिरण समान रूप से खतरनाक नहीं हैं। लेकिन इसे कैसे ध्यान में रखा जाए? इस प्रयोजन के लिए, मानक के रूप में लिए गए गामा विकिरण के संबंध में एक सुधार कारक का उपयोग किया जाता है। इस गुणांक का एक जटिल नाम है - व्यक्तिगत प्रकार के विकिरण के लिए एक भार गुणांक। इसे याद रखने की कोई जरूरत नहीं है.

ऐसा माना जाता है कि समान खुराक पर बीटा और गामा विकिरण के हानिकारक प्रभाव समान होते हैं: बीटा विकिरण के लिए गुणांक एक के बराबर होता है। लेकिन अल्फा विकिरण के लिए सुधार कारक बीस है।

भार कारक को ध्यान में रखते हुए गणना की गई खुराक को अब अवशोषित नहीं, बल्कि समतुल्य कहा जाता है, और इसे सिवर्ट्स (एसवी) में मापा जाता है।

तो हमारे पास एक सरल सूत्र है:

अवशोषित खुराक * गुणांक = समतुल्य खुराक

बीटा और गामा विकिरण के लिए हमें मिलता है:

1 Gy x 1 = 1 Sv, एक ग्रे एक सीवर्ट के बराबर है।

और घातक अल्फा विकिरण के लिए हमारे पास है:

1 Gy x 20 = 20 Sv.

अल्फा विकिरण का प्रत्येक ग्रे गामा या बीटा विकिरण से बीस गुना अधिक खतरनाक है (मुझे लगता है कि मैं खुद को दोहराना शुरू कर रहा हूं)। यदि खुराक को सिवर्ट्स में व्यक्त किया जाता है, तो जीवित जीवों के लिए इसका खतरा - विकिरण के प्रकार की परवाह किए बिना - समान होगा। इसीलिए ऐसी खुराक को समतुल्य कहा जाता है। यह अवधारणा अवशोषित खुराक की तुलना में अधिक सुविधाजनक है।

सीवर्ट के प्रशासन से पहले, समतुल्य खुराक की गणना रेम में की गई थी। रेम का सीधा सा मतलब है: एक्स-रे का जैविक समकक्ष। आज, जैसा कि हमें खुशी है, आरआरएस अतीत की बात है, लेकिन वे अभी भी वैज्ञानिक साहित्य में पाए जाते हैं। जान लें कि सीवर्ट से रेम का अनुपात ग्रे और रेड के समान है:

1 एसवी = 100 रेम।

वैसे, एक सीवर्ट एक बड़ी खुराक है, कोई कह सकता है: आपातकालीन। इस खुराक से तीव्र विकिरण बीमारी हो सकती है। छोटी खुराक के लिए, एक अधिक सुविधाजनक इकाई मिलीसीवर्ट (mSv) है, जो एक सीवर्ट का हजारवां हिस्सा है। स्पष्ट होने के लिए, एक मिलीसीवर्ट रेडॉन के बिना औसत प्राकृतिक पृष्ठभूमि है।

तो, हम दो प्रकार की खुराक जानते हैं: अवशोषित और समतुल्य। दोनों को जूल प्रति किलोग्राम में व्यक्त किया जाता है। लेकिन वे हमेशा मेल नहीं खाते. अवशोषित खुराक को मापा जा सकता है। समतुल्य खुराक विकिरण के परिणामों के बारे में अधिक बताएगी, लेकिन इसे मापा नहीं जा सकता। लेकिन इसकी गणना अवशोषित खुराक से की जा सकती है।

और अब सबसे महत्वपूर्ण बात. खुराक, मुख्य रूप से खुराक का आकार, विकिरण के खतरे को निर्धारित करता है। और यहां एक महत्वपूर्ण बात ध्यान में रखनी चाहिए: विकिरण की उत्पत्ति कोई मायने नहीं रखती। शरीर के लिए, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आपको खुराक कहाँ से मिली: सूरज से, एक्स-रे मशीन से, रेडॉन रिसॉर्ट में, निकटतम परमाणु ऊर्जा संयंत्र से या चेरनोबिल दुर्घटना के परिणामस्वरूप - यह सब कुछ है वही। मुख्य बात यह है कि कितने मिलीसीवर्ट हैं।

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चावल। 3.1 विकिरणित शरीर पर आयनकारी विकिरण के प्रभाव की योजना

विकिरण सुरक्षा की एबीसी से, एक और अवधारणा को स्पष्ट किया जाना बाकी है - खुराक दर। क्या आपको अपना स्कूल का भौतिकी पाठ्यक्रम याद है? शक्ति को किन इकाइयों में मापा जाता है? नहीं, अश्वशक्ति परंपरागत रूप से केवल कार इंजन की शक्ति को मापती है। अन्य मामलों में, वाट का उपयोग किया जाता है। शक्ति (वाट) ऊर्जा (जूल) से किस प्रकार भिन्न है? सही। शक्ति वह ऊर्जा है जिसे समय के अंतराल से विभाजित किया जाता है, अर्थात एक वाट एक जूल प्रति सेकंड है।

विकिरण के साथ भी ऐसा ही है। यदि आप सुनते हैं: प्राकृतिक रेडियोधर्मी पृष्ठभूमि प्रति घंटे सात माइक्रोरोएंटजेन है, तो हम खुराक दर के बारे में बात कर रहे हैं। और आधुनिक डोसिमेट्रिक उपकरणों में, खुराक दर प्रति घंटे माइक्रोग्रेज़ में व्यक्त की जाती है।

आइए संक्षेप करें. सबसे खतरनाक प्रकार के विकिरण - गामा विकिरण - के बारे में मिथक को भ्रम से समझाया गया है: यह इस पर निर्भर करता है कि आप खतरे से क्या मतलब रखते हैं। गामा विकिरण में अधिकतम भेदन शक्ति होती है और इससे बचाव करना अधिक कठिन होता है। लेकिन समान अवशोषित खुराक के साथ, अल्फा विकिरण सबसे खतरनाक है।

आयनकारी विकिरण का खतरा लक्ष्य द्वारा अवशोषित खुराक से निर्धारित होता है। खुराक को दो इकाइयों में व्यक्त किया जा सकता है: ग्रेज़ और सिवर्ट्स। यदि खुराक सीवर्ट्स में व्यक्त की जाती है, तो इसका प्रभाव विकिरण के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है।

साहित्य

1. विकिरण सुरक्षा मानक NRB-99/2009: स्वच्छता और महामारी विज्ञान नियम और विनियम। - एम.: रोस्पोट्रेबनादज़ोर का संघीय स्वच्छता और महामारी विज्ञान केंद्र, 2009। - 100 पी।

आयनकारी विकिरण (इसके बाद आईआर के रूप में संदर्भित) वह विकिरण है जिसकी पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया से परमाणुओं और अणुओं का आयनीकरण होता है, अर्थात। इस अंतःक्रिया से परमाणु में उत्तेजना होती है और परमाणु कोश से व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन (नकारात्मक आवेशित कण) अलग हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, एक या अधिक इलेक्ट्रॉनों से वंचित, परमाणु एक धनात्मक आवेशित आयन में बदल जाता है - प्राथमिक आयनीकरण होता है। II में विद्युत चुम्बकीय विकिरण (गामा विकिरण) और आवेशित और तटस्थ कणों का प्रवाह - कणिका विकिरण (अल्फा विकिरण, बीटा विकिरण और न्यूट्रॉन विकिरण) शामिल हैं।

अल्फ़ा विकिरणकणिका विकिरण को संदर्भित करता है। यह यूरेनियम, रेडियम और थोरियम जैसे भारी तत्वों के परमाणुओं के क्षय से उत्पन्न भारी धनात्मक आवेशित अल्फा कणों (हीलियम परमाणुओं के नाभिक) की एक धारा है। चूँकि कण भारी होते हैं, किसी पदार्थ में अल्फा कणों की सीमा (अर्थात, वह पथ जिसके साथ वे आयनीकरण उत्पन्न करते हैं) बहुत कम हो जाती है: जैविक मीडिया में एक मिलीमीटर का सौवां हिस्सा, हवा में 2.5-8 सेमी। इस प्रकार, कागज की एक नियमित शीट या त्वचा की बाहरी मृत परत इन कणों को फँसा सकती है।

हालाँकि, जो पदार्थ अल्फा कणों का उत्सर्जन करते हैं वे लंबे समय तक जीवित रहते हैं। भोजन, वायु या घावों के माध्यम से शरीर में प्रवेश करने वाले ऐसे पदार्थों के परिणामस्वरूप, वे रक्त प्रवाह द्वारा पूरे शरीर में ले जाए जाते हैं, चयापचय और शरीर की सुरक्षा के लिए जिम्मेदार अंगों में जमा होते हैं (उदाहरण के लिए, प्लीहा या लिम्फ नोड्स), इस प्रकार जिससे शरीर में आंतरिक विकिरण उत्पन्न होता है। शरीर के ऐसे आंतरिक विकिरण का खतरा अधिक होता है, क्योंकि ये अल्फा कण बहुत बड़ी संख्या में आयन बनाते हैं (ऊतकों में प्रति 1 माइक्रोन पथ में कई हजार जोड़े आयन तक)। आयनीकरण, बदले में, उन रासायनिक प्रतिक्रियाओं की कई विशेषताओं को निर्धारित करता है जो पदार्थ में होती हैं, विशेष रूप से जीवित ऊतकों में (मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों का निर्माण, मुक्त हाइड्रोजन और ऑक्सीजन, आदि)।

बीटा विकिरण(बीटा किरणें, या बीटा कणों की धारा) कणिका प्रकार के विकिरण को भी संदर्भित करती है। यह कुछ परमाणुओं के नाभिक के रेडियोधर्मी बीटा क्षय के दौरान उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों (β-विकिरण, या, अक्सर, केवल β-विकिरण) या पॉज़िट्रॉन (β+ विकिरण) की एक धारा है। जब न्यूट्रॉन क्रमशः प्रोटॉन में या प्रोटॉन न्यूट्रॉन में परिवर्तित होता है, तो नाभिक में इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन उत्पन्न होते हैं।

इलेक्ट्रॉन अल्फा कणों की तुलना में काफी छोटे होते हैं और किसी पदार्थ (शरीर) में 10-15 सेंटीमीटर गहराई तक प्रवेश कर सकते हैं (अल्फा कणों के लिए एक मिलीमीटर का सौवां हिस्सा)। पदार्थ से गुजरते समय, बीटा विकिरण उसके परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों और नाभिकों के साथ संपर्क करता है, इस पर अपनी ऊर्जा खर्च करता है और गति को धीमा कर देता है जब तक कि यह पूरी तरह से बंद न हो जाए। इन गुणों के कारण, बीटा विकिरण से बचाने के लिए उचित मोटाई की कार्बनिक ग्लास स्क्रीन का होना पर्याप्त है। सतही, अंतरालीय और अंतःगुहा विकिरण चिकित्सा के लिए चिकित्सा में बीटा विकिरण का उपयोग इन्हीं गुणों पर आधारित है।

न्यूट्रॉन विकिरण- एक अन्य प्रकार का कणिका प्रकार का विकिरण। न्यूट्रॉन विकिरण न्यूट्रॉन (प्राथमिक कण जिनमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता) का प्रवाह है। न्यूट्रॉन में आयनीकरण प्रभाव नहीं होता है, लेकिन पदार्थ के नाभिक पर लोचदार और अकुशल प्रकीर्णन के कारण एक बहुत ही महत्वपूर्ण आयनीकरण प्रभाव होता है।

न्यूट्रॉन द्वारा विकिरणित पदार्थ रेडियोधर्मी गुण प्राप्त कर सकते हैं, अर्थात तथाकथित प्रेरित रेडियोधर्मिता प्राप्त कर सकते हैं। न्यूट्रॉन विकिरण कण त्वरक के संचालन के दौरान, परमाणु रिएक्टरों, औद्योगिक और प्रयोगशाला प्रतिष्ठानों में, परमाणु विस्फोटों आदि के दौरान उत्पन्न होता है। न्यूट्रॉन विकिरण में सबसे बड़ी भेदन क्षमता होती है। न्यूट्रॉन विकिरण से सुरक्षा के लिए सर्वोत्तम सामग्री हाइड्रोजन युक्त सामग्री हैं।

गामा किरणें और एक्स-रेविद्युत चुम्बकीय विकिरण से संबंधित हैं।

इन दो प्रकार के विकिरणों के बीच मूलभूत अंतर उनकी घटना के तंत्र में निहित है। एक्स-रे विकिरण बाह्य-परमाणु मूल का है, गामा विकिरण परमाणु क्षय का एक उत्पाद है।

एक्स-रे विकिरण की खोज 1895 में भौतिक विज्ञानी रोएंटजेन ने की थी। यह अदृश्य विकिरण है जो अलग-अलग डिग्री तक सभी पदार्थों में प्रवेश करने में सक्षम है। यह 10 -12 से 10 -7 कोटि की तरंग दैर्ध्य वाला विद्युत चुम्बकीय विकिरण है। एक्स-रे का स्रोत एक एक्स-रे ट्यूब, कुछ रेडियोन्यूक्लाइड (उदाहरण के लिए, बीटा उत्सर्जक), त्वरक और इलेक्ट्रॉन भंडारण उपकरण (सिंक्रोट्रॉन विकिरण) हैं।

एक्स-रे ट्यूब में दो इलेक्ट्रोड होते हैं - कैथोड और एनोड (क्रमशः नकारात्मक और सकारात्मक इलेक्ट्रोड)। जब कैथोड को गर्म किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होता है (ठोस या तरल की सतह से इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन की घटना)। कैथोड से निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों को विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जाता है और एनोड की सतह पर हमला किया जाता है, जहां वे तेजी से कम हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक्स-रे विकिरण होता है। दृश्य प्रकाश की तरह, एक्स-रे के कारण फोटोग्राफिक फिल्म काली हो जाती है। यह इसके गुणों में से एक है, जो चिकित्सा के लिए मौलिक है - कि यह मर्मज्ञ विकिरण है और, तदनुसार, रोगी को इसकी मदद से रोशन किया जा सकता है, और तब से विभिन्न घनत्व के ऊतक एक्स-रे को अलग-अलग तरीके से अवशोषित करते हैं - हम आंतरिक अंगों के कई प्रकार के रोगों का प्रारंभिक चरण में ही निदान कर सकते हैं।

गामा विकिरण इंट्रान्यूक्लियर मूल का है। यह रेडियोधर्मी नाभिक के क्षय के दौरान, उत्तेजित अवस्था से नाभिक के जमीनी अवस्था में संक्रमण के दौरान, पदार्थ के साथ तेज आवेशित कणों की परस्पर क्रिया के दौरान, इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े के विनाश आदि के दौरान होता है।

गामा विकिरण की उच्च भेदन शक्ति को इसकी छोटी तरंग दैर्ध्य द्वारा समझाया गया है। गामा विकिरण के प्रवाह को कमजोर करने के लिए, महत्वपूर्ण द्रव्यमान संख्या (सीसा, टंगस्टन, यूरेनियम, आदि) वाले पदार्थों और सभी प्रकार की उच्च घनत्व वाली रचनाओं (धातु भराव के साथ विभिन्न कंक्रीट) का उपयोग किया जाता है।

रेडियोधर्मी तत्वों की खोज के बाद, उनके विकिरण की भौतिक प्रकृति पर शोध शुरू हुआ। बेकरेल और क्यूरीज़ के अलावा रदरफोर्ड ने यह कार्य संभाला।

वह क्लासिक प्रयोग जिसने रेडियोधर्मी विकिरण की जटिल संरचना का पता लगाना संभव बनाया वह इस प्रकार था। रेडियम की तैयारी को सीसे के एक टुकड़े में एक संकीर्ण चैनल के नीचे रखा गया था। चैनल के सामने एक फोटोग्राफिक प्लेट थी. चैनल से निकलने वाला विकिरण एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित था, जिसकी प्रेरण रेखाएं किरण के लंबवत थीं (चित्र 13.6)। संपूर्ण संस्थापन निर्वात में रखा गया था।

चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, चैनल के ठीक विपरीत विकास के बाद फोटोग्राफिक प्लेट पर एक काला धब्बा पाया गया। एक चुंबकीय क्षेत्र में, किरण तीन किरणों में विभाजित हो जाती है। प्राथमिक प्रवाह के दो घटक विपरीत दिशाओं में विक्षेपित हो गए। इससे पता चला कि इन विकिरणों में विपरीत संकेतों का विद्युत आवेश था। इस मामले में, विकिरण के नकारात्मक घटक को सकारात्मक की तुलना में चुंबकीय क्षेत्र द्वारा अधिक दृढ़ता से विक्षेपित किया गया था। तीसरा घटक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा बिल्कुल भी विक्षेपित नहीं हुआ था। सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए घटक को अल्फा किरणें कहा जाता है, नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए घटक को बीटा किरणें कहा जाता है, और तटस्थ घटक को गामा किरणें (α-किरणें, β-किरणें, γ-किरणें) कहा जाता है।

ये तीन प्रकार के विकिरण भेदन क्षमता में बहुत भिन्न होते हैं, अर्थात वे विभिन्न पदार्थों द्वारा कितनी तीव्रता से अवशोषित होते हैं। α-किरणों की भेदन शक्ति सबसे कम होती है। लगभग 0.1 मिमी मोटी कागज की एक परत उनके लिए पहले से ही अपारदर्शी है। यदि आप सीसे की प्लेट में बने छेद को कागज के टुकड़े से ढक दें तो फोटोग्राफिक प्लेट पर विकिरण के अनुरूप कोई धब्बा नहीं मिलेगा।

पदार्थ से गुजरते समय बहुत कम β-किरणें अवशोषित होती हैं। एल्युमीनियम प्लेट कुछ मिलीमीटर की मोटाई से ही इन्हें पूरी तरह से रोक देती है। γ-किरणों की भेदन क्षमता सबसे अधिक होती है।

शोषक पदार्थ की परमाणु संख्या बढ़ने के साथ γ-किरणों के अवशोषण की तीव्रता बढ़ जाती है। लेकिन 1 सेमी मोटी सीसे की परत उनके लिए कोई बड़ी बाधा नहीं है। जब y-किरणें सीसे की ऐसी परत से गुजरती हैं, तो उनकी तीव्रता केवल आधी रह जाती है।

α-, β- और γ-किरणों की भौतिक प्रकृति स्पष्ट रूप से भिन्न है।

गामा किरणें।अपने गुणों में, γ-किरणें एक्स-किरणों के समान होती हैं, लेकिन उनकी भेदन शक्ति एक्स-किरणों की तुलना में बहुत अधिक होती है। इससे पता चला कि गामा किरणें विद्युत चुम्बकीय तरंगें थीं। क्रिस्टल पर γ-किरणों के विवर्तन की खोज और उनकी तरंग दैर्ध्य को मापने के बाद इसके बारे में सभी संदेह गायब हो गए। यह बहुत छोटा निकला - 10 -8 से 10 -11 सेमी तक।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के पैमाने पर, γ किरणें सीधे एक्स-रे का अनुसरण करती हैं। γ-किरणों की प्रसार गति सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगों के समान है - लगभग 300,000 किमी/सेकेंड।

बीटा किरणें.शुरुआत से ही, α- और β-किरणों को आवेशित कणों की धारा माना जाता था। β-किरणों के साथ प्रयोग करना सबसे आसान था, क्योंकि वे चुंबकीय और विद्युत दोनों क्षेत्रों में अधिक मजबूती से विक्षेपित होती हैं।

प्रयोगकर्ताओं का मुख्य कार्य कणों का आवेश और द्रव्यमान निर्धारित करना था। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में β-कणों के विक्षेपण का अध्ययन करते समय, यह पाया गया कि वे प्रकाश की गति के बहुत करीब गति से चलने वाले इलेक्ट्रॉनों से ज्यादा कुछ नहीं हैं। यह महत्वपूर्ण है कि किसी भी रेडियोधर्मी तत्व द्वारा उत्सर्जित β-कणों की गति समान न हो। बहुत भिन्न गति वाले कण होते हैं। इससे चुंबकीय क्षेत्र में β-कणों की किरण का विस्तार होता है (चित्र 13.6 देखें)।

α-कणों की प्रकृति का पता लगाना अधिक कठिन था, क्योंकि वे चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों द्वारा कम दृढ़ता से विक्षेपित होते हैं। आख़िरकार रदरफोर्ड इस समस्या को हल करने में सफल रहे। उन्होंने चुंबकीय क्षेत्र में कण के विक्षेपण द्वारा उसके आवेश q और उसके द्रव्यमान m का अनुपात मापा। यह एक प्रोटॉन - हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक से लगभग 2 गुना छोटा निकला। एक प्रोटॉन का चार्ज प्राथमिक के बराबर होता है, और इसका द्रव्यमान परमाणु द्रव्यमान इकाई के बहुत करीब होता है 1 . नतीजतन, एक α कण का द्रव्यमान प्रति प्राथमिक आवेश दो परमाणु द्रव्यमान इकाइयों के बराबर होता है।

1 एक परमाणु द्रव्यमान इकाई (एएमयू) एक कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 के बराबर है; 1 ए. ई.एम. ≈ 1.66057 10 -27 किग्रा.

लेकिन α कण का आवेश और उसका द्रव्यमान फिर भी अज्ञात रहा। α कण के आवेश या द्रव्यमान को मापना आवश्यक था। गीगर काउंटर के आगमन के साथ, चार्ज को अधिक आसानी से और सटीक रूप से मापना संभव हो गया। एक बहुत पतली खिड़की के माध्यम से, अल्फा कण काउंटर में प्रवेश कर सकते हैं और इसके द्वारा पंजीकृत हो सकते हैं।

रदरफोर्ड ने अल्फा कणों के पथ में एक गीजर काउंटर लगाया, जो एक निश्चित समय में रेडियोधर्मी दवा द्वारा उत्सर्जित कणों की संख्या को मापता था। फिर उसने काउंटर को एक संवेदनशील इलेक्ट्रोमीटर से जुड़े धातु सिलेंडर से बदल दिया (चित्र 13.7)। एक इलेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके, रदरफोर्ड ने एक ही समय में स्रोत द्वारा सिलेंडर में उत्सर्जित α-कणों के चार्ज को मापा (कई पदार्थों की रेडियोधर्मिता समय के साथ लगभग अपरिवर्तित रहती है)। α-कणों के कुल आवेश और उनकी संख्या को जानकर, रदरफोर्ड ने इन मात्राओं का अनुपात निर्धारित किया, अर्थात, एक α-कण का आवेश। यह चार्ज दो प्राथमिक चार्ज के बराबर निकला।

इस प्रकार, उन्होंने स्थापित किया कि एक α कण में उसके दो प्राथमिक आवेशों में से प्रत्येक के लिए दो परमाणु द्रव्यमान इकाइयाँ होती हैं। इसलिए, प्रत्येक दो प्राथमिक आवेशों पर चार परमाणु द्रव्यमान इकाइयाँ होती हैं। हीलियम नाभिक का आवेश समान और सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान समान होता है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि α कण हीलियम परमाणु का नाभिक है।

प्राप्त परिणाम से संतुष्ट नहीं होने पर, रदरफोर्ड ने प्रत्यक्ष प्रयोगों के माध्यम से साबित किया कि यह हीलियम है जो रेडियोधर्मी क्षय के दौरान बनता है। कई दिनों तक एक विशेष टैंक के अंदर α-कणों को एकत्रित करते हुए, वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करते हुए, उन्हें विश्वास हो गया कि बर्तन में हीलियम जमा हो रहा था (प्रत्येक α-कण ने दो इलेक्ट्रॉनों को पकड़ लिया और हीलियम परमाणु में बदल गया)।

रेडियोधर्मी क्षय से α-किरणें (हीलियम परमाणु का नाभिक), β-किरणें (इलेक्ट्रॉन), और γ-किरणें (शॉर्ट-वेव विद्युत चुम्बकीय विकिरण) उत्पन्न होती हैं।

पैराग्राफ के लिए प्रश्न

β-किरणों की तुलना में α-किरणों की प्रकृति निर्धारित करना अधिक कठिन क्यों हो गया?