Sinds het midden van de vorige eeuw is er een nieuw woord in de wetenschap verschenen: straling. De ontdekking ervan zorgde voor een revolutie in de hoofden van natuurkundigen over de hele wereld en maakte het mogelijk om enkele van de Newtoniaanse theorieën te verwerpen en gewaagde veronderstellingen te maken over de structuur van het universum, zijn vorming en onze plaats daarin. Maar dat is alles voor de experts. De stedelingen zuchten alleen maar en proberen zulke uiteenlopende kennis over dit onderwerp bij elkaar te brengen. Het proces wordt gecompliceerd door het feit dat er nogal wat eenheden voor stralingsmeting zijn, en ze komen allemaal in aanmerking.
Terminologie
De eerste term om kennis mee te maken is in feite straling. Dit is de naam die wordt gegeven aan het proces van straling door een substantie van de kleinste deeltjes, zoals elektronen, protonen, neutronen, heliumatomen en andere. Afhankelijk van het type deeltje verschillen de eigenschappen van straling van elkaar. Straling wordt waargenomen tijdens het verval van stoffen tot eenvoudigere stoffen, of tijdens hun synthese.
Stralingseenheden zijn conventionele concepten die aangeven hoeveel elementaire deeltjes vrijkomen uit materie. Op dit moment werkt natuurkunde op een gezinverschillende eenheden en hun combinaties. Hiermee kun je de verschillende processen beschrijven die met materie plaatsvinden.
Radioactief verval is een willekeurige verandering in de structuur van onstabiele atoomkernen door microdeeltjes vrij te geven.
De vervalconstante is een statistisch concept dat de waarschijnlijkheid voorspelt dat een atoom gedurende een bepaalde tijdsperiode wordt vernietigd.
De halfwaardetijd is de tijdsperiode waarin de helft van de totale hoeveelheid van een stof verv alt. Voor sommige elementen wordt het berekend in minuten, terwijl het voor andere jaren en zelfs decennia is.
Hoe wordt straling gemeten
Stralingseenheden zijn niet de enige die worden gebruikt om de eigenschappen van radioactieve materialen te evalueren. Daarnaast worden hoeveelheden gebruikt als:
- activiteit van de stralingsbron;- fluxdichtheid (het aantal ioniserende deeltjes per oppervlakte-eenheid).
Bovendien is er een verschil in de beschrijving van de effecten van straling op levende en niet-levende objecten. Dus als de stof levenloos is, dan zijn de concepten erop van toepassing:
- geabsorbeerde dosis;- blootstellingsdosis.
Als de straling levend weefsel aantast, worden de volgende termen gebruikt:
- equivalente dosis;
- effectieve equivalente dosis;- dosistempo.
De eenheden voor stralingsmeting zijn, zoals hierboven vermeld, voorwaardelijke numerieke waarden die door wetenschappers zijn aangenomen om berekeningen te vergemakkelijken en hypothesen en theorieën op te bouwen. Misschien is dat de reden waarom er geen enkele algemeen aanvaarde maateenheid is.
Curie
Een van de eenheden van straling is de curie. Het hoort niet bij het systeem (hoort niet bij het SI-systeem). In Rusland wordt het gebruikt in de kernfysica en geneeskunde. De activiteit van een stof is gelijk aan één curie als er in één seconde 3,7 miljard radioactief verval in optreedt. Dat wil zeggen, we kunnen zeggen dat één curie gelijk is aan drie miljard zevenhonderd miljoen becquerel.
Dit aantal was te wijten aan het feit dat Marie Curie (die deze term in de wetenschap introduceerde) haar experimenten op radium uitvoerde en de vervalsnelheid als basis nam. Maar na verloop van tijd besloten natuurkundigen dat de numerieke waarde van deze eenheid beter gekoppeld is aan een andere - de becquerel. Dit maakte het mogelijk om enkele fouten in wiskundige berekeningen te vermijden.
Naast curies kun je vaak veelvouden of subveelvouden vinden, zoals:
- megacurie (gelijk aan 3,7 keer 10 tot de 16e macht van becquerel);
- kilocurie (3, 7 duizend miljard becquerel);
- millicurie (37 miljoen becquerel);- microcurie (37 duizend becquerel).
Met deze eenheid kunt u het volume, het oppervlak of de specifieke activiteit van een stof uitdrukken.
Becquerel
De becquerel-eenheid van stralingsdosis is systemisch en is opgenomen in het International System of Units (SI). Het is de eenvoudigste, omdat een stralingsactiviteit van één becquerel betekent dat er slechts één radioactief verval per seconde in materie is.
Het kreeg zijn naam ter ere van Antoine Henri Becquerel, een Franse natuurkundige. De titel wasgoedgekeurd aan het einde van de vorige eeuw en wordt nog steeds gebruikt. Aangezien dit een vrij kleine eenheid is, worden decimale voorvoegsels gebruikt om activiteit aan te geven: kilo-, milli-, micro- en andere.
Onlangs zijn niet-systemische eenheden zoals curie en rutherford gebruikt samen met becquerels. Een Rutherford is gelijk aan een miljoen becquerel. In de beschrijving van volumetrische of oppervlakteactiviteit kan men de aanduidingen becquerel per kilogram, becquerel per meter (vierkant of kubiek) en hun verschillende afgeleiden vinden.
Röntgenfoto
De meeteenheid voor straling, röntgenstraling, is ook niet systemisch, hoewel hij overal wordt gebruikt om de blootstellingsdosis van ontvangen gammastraling aan te geven. Eén röntgen is gelijk aan een dergelijke stralingsdosis waarbij één kubieke centimeter lucht bij standaard atmosferische druk en nultemperatuur een lading draagt gelijk aan 3,3(10-10). Dit is gelijk aan twee miljoen paar ionen.
Ondanks het feit dat volgens de wetgeving van de Russische Federatie de meeste niet-systemische eenheden verboden zijn, worden röntgenstralen gebruikt bij het markeren van dosismeters. Maar ze zullen binnenkort niet meer worden gebruikt, omdat het praktischer bleek om alles in grijs en sievert op te schrijven en te berekenen.
Rad
De meeteenheid voor straling, rad, v alt buiten het SI-systeem en is gelijk aan de hoeveelheid straling waarbij een miljoenste van een joule aan energie wordt overgedragen op één gram van een stof. Dat wil zeggen, één rad is 0,01 joule per kilogram materie.
Het materiaal dat energie absorbeert, kan levend weefsel zijn of ander organisch enanorganische stoffen en stoffen: bodem, water, lucht. Als onafhankelijke eenheid werd de rad in 1953 geïntroduceerd en heeft hij in Rusland het recht om in de natuurkunde en geneeskunde te worden gebruikt.
Grijs
Dit is een andere maateenheid voor het stralingsniveau, die wordt erkend door het Internationale Stelsel van Eenheden. Het reflecteert de geabsorbeerde dosis straling. Een stof wordt geacht een dosis van één grijs te hebben gekregen als de energie die met straling wordt overgedragen gelijk is aan één joule per kilogram.
Deze eenheid kreeg zijn naam ter ere van de Engelse wetenschapper Lewis Gray en werd in 1975 officieel in de wetenschap geïntroduceerd. Volgens de regels wordt de volledige naam van de eenheid met een kleine letter geschreven, maar de verkorte aanduiding wordt met een hoofdletter geschreven. Eén grijs is gelijk aan honderd rads. Naast eenvoudige eenheden worden in de wetenschap ook meervoudige en submultiple-equivalenten gebruikt, zoals kilogray, megagray, decigray, centigray, microgray en andere.
Sievert
De sievert-eenheid van straling wordt gebruikt om effectieve en equivalente stralingsdoses aan te duiden en maakt ook deel uit van het SI-systeem, zoals grijs en becquerel. Gebruikt in de wetenschap sinds 1978. Eén sievert is gelijk aan de energie die wordt geabsorbeerd door een kilogram weefsel na blootstelling aan één verwarming van gammastraling. De naam van de eenheid was ter ere van Rolf Sievert, een wetenschapper uit Zweden.
Per definitie zijn sieverts en grijzen gelijk, dat wil zeggen dat equivalente en geabsorbeerde doses dezelfde grootte hebben. Maar er is nog steeds een verschil tussen hen. Bij het bepalen van de equivalente dosishet is noodzakelijk om niet alleen rekening te houden met de hoeveelheid, maar ook met andere eigenschappen van de straling, zoals golflengte, amplitude en welke deeltjes het vertegenwoordigen. Daarom wordt de numerieke waarde van de geabsorbeerde dosis vermenigvuldigd met de stralingskwaliteitsfactor.
Dus, bijvoorbeeld, als alle andere dingen gelijk blijven, zal het geabsorbeerde effect van alfadeeltjes twintig keer sterker zijn dan dezelfde dosis gammastraling. Bovendien moet rekening worden gehouden met de weefselcoëfficiënt, die laat zien hoe de organen op straling reageren. Daarom wordt de equivalente dosis gebruikt in de radiobiologie en de effectieve dosis in de beroepsgezondheidszorg (om de blootstelling aan straling te normaliseren).
Zonneconstante
Er is een theorie dat het leven op onze planeet is ontstaan door zonnestraling. De meeteenheden voor straling van een ster zijn calorieën en watt gedeeld door een tijdseenheid. Hiertoe is besloten omdat de hoeveelheid straling van de zon wordt bepaald door de hoeveelheid warmte die objecten ontvangen en de intensiteit waarmee deze komt. Slechts een half miljoenste van de totale hoeveelheid uitgestoten energie bereikt de aarde.
Straling van sterren plant zich voort in de ruimte met de snelheid van het licht en komt onze atmosfeer binnen in de vorm van stralen. Het spectrum van deze straling is vrij breed - van "witte ruis", dat wil zeggen radiogolven, tot röntgenstralen. De deeltjes die ook met de straling overweg kunnen, zijn protonen, maar soms kunnen er elektronen zijn (als de energieafgifte groot was).
De straling die van de zon wordt ontvangen, is de drijvende kracht achter alle levende processen opplaneet. De hoeveelheid energie die we ontvangen hangt af van het seizoen, de positie van de ster boven de horizon en de transparantie van de atmosfeer.
Effect van straling op levende wezens
Als levende weefsels met dezelfde kenmerken worden bestraald met verschillende soorten straling (met dezelfde dosis en intensiteit), zullen de resultaten variëren. Voor het bepalen van de gevolgen is daarom alleen de geabsorbeerde of blootstellingsdosis niet voldoende, zoals bij levenloze objecten het geval is. Eenheden van doordringende straling verschijnen op het toneel, zoals sieverts rems en grijzen, die de equivalente stralingsdosis aangeven.
Equivalent is de dosis die wordt geabsorbeerd door levend weefsel en vermenigvuldigd met een voorwaardelijke (tabel) coëfficiënt, die rekening houdt met hoe gevaarlijk dit of dat type straling is. De meest gebruikte maat is de sievert. Eén sievert is gelijk aan honderd rems. Hoe hoger de coëfficiënt, hoe gevaarlijker respectievelijk de straling. Dus voor fotonen is dit één en voor neutronen en alfadeeltjes twintig.
Sinds het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl in Rusland en andere GOS-landen, is er speciale aandacht besteed aan de mate van blootstelling aan straling van mensen. De equivalente dosis van natuurlijke stralingsbronnen mag niet hoger zijn dan vijf millisievert per jaar.
De werking van radionucliden op niet-levende objecten
Radioactieve deeltjes dragen een energielading die ze overbrengen naar materie wanneer ze ermee in botsing komen. En hoe meer deeltjes onderweg in contact komen meteen bepaalde hoeveelheid materie, hoe meer energie het zal ontvangen. De hoeveelheid wordt geschat in doses.
- Geabsorbeerde dosis is de hoeveelheid radioactieve straling die door een eenheid van een stof is ontvangen. Het wordt gemeten in grijstinten. Deze waarde houdt geen rekening met het feit dat het effect van verschillende soorten straling op materie verschillend is.
- Blootstellingsdosis - is de geabsorbeerde dosis, maar rekening houdend met de mate van ionisatie van de stof door de effecten van verschillende radioactieve deeltjes. Het wordt gemeten in coulombs per kilogram of röntgen.
