Продолжаем серию публикаций, посвящённую радиации. В прошлой статье мы вспомнили основные базовые вещи, которые гипотетически все должны знать со школы: https://vk.com/wall-33580882_564947
Продолжаем серию публикаций, посвящённую радиации. В прошлой статье мы вспомнили основные базовые вещи, которые гипотетически все должны знать со школы: https://vk.com/wall-33580882_564947
Теперь уже можно углубляться в вопрос.
Как мы помним из прошлой публикации, радиация - это поток быстрых частиц, несущих большую энергию. Ядер гелия-4, электронов, позитронов, фотонов или нейтронов. Разумеется, один из важнейших параметров радиоактивного излучения - это энергия его частиц. В ядерной физике энергию принято измерять в электрон-вольтах (эВ). Точнее, чаще всего используют кратные единицы - кэВ (1000 эВ) и МэВ (1000 кэВ). 1 кэВ - это энергия, которую получит электрон, ускоренный разностью потенциалов в тысячу вольт. 1 МэВ - разностью потенциалов в миллион вольт.
По нашим бытовым меркам 1 кэВ, и даже 1 МэВ - это энергия совершенно ничтожная. Так, например, страйкбольные пистолеты обычно разгоняют пластиковые шарики до энергии порядка 5 000 000 000 000 МэВ... Однако в мире элементарных частиц это уже вполне существенные энергии. К примеру, фотоны видимого света имеют энергию всего 2-3 эВ (0,002 - 0,003 кэВ).
Альфа-частицы всегда имеют начальную энергию из некоторого фиксированного набора. Например, самый распространённый природный уран-238 испускает альфа частицы с начальной энергией 4038 кэВ (очень редко), 4151 кэВ или 4198 кэВ (чаще всего). А печально известный полоний-210 всегда выбрасывает альфа-частицы с энергией 5304 кэВ. Но при прохождении через вещество, в том числе через тот же самый уран или полоний, который их испустил, эти частицы быстро теряют свою энергию, причём для каждой частицы путь, а значит и потери энергии, будет свой собственный.
С бета-частица всё иначе: у каждого изотопа есть некоторая фиксированная максимальная энергия бета-излучения, но каждая конкретная бета-частица получает при распаде случайную энергию от нуля до этого максимума. В среднем бета-частицы несут 30-45% энергии от максимума. Остаток уносят другие частицы - нейтрино (или антинейтрино), которые почти не взаимодействуют с веществом, а потому абсолютно безопасны. У стронция-90, например, максимальная энергия бета частиц составляет 546 кэВ, а средняя - только 196 кэВ (36% от максимума). При распаде стронция-90 образуется новый бета-активный изотоп - иттрий-90, у которого максимальная энергия уже 2280 кэВ (2,28 МэВ), а средняя - 934 кэВ (41% от максимума).
Нейтроны при спонтанном делении тоже получают случайную энергию. Причём тут уже отличить один изотоп от другого совсем сложно: у всех у них максимальная энергия переваливает за 10 МэВ, в то время как средняя составляет около 2 МэВ.
Гамма же излучение вновь характеризуется набором конкретных энергий - "линиями излучения". Так, например, при распаде цезия-137 гамма-фотоны имеют энергию 662 кэВ. При распаде калия-40 - уже 1461 кэВ. При распаде америция-241 - всего 60 кэВ. А при распаде кобальта-60 обычно образуется сразу два гамма-фотона: один с энергией 1173 кэВ и второй - 1332 кэВ. Из-за высокой проникающей способности гамма-излучения значительная часть частиц долетает до нас вообще без взаимодействия с веществом по пути, сохраняя свою начальную энергию.
Спектрометрия гамма-излучения, т.е. измерение распределения гамма-частиц по энергиям - это очень эффективный и наиболее распространённый метод исследования состава радиоактивного загрязнения. В последнее время, благодаря усилиям талантливых отечественных разработчиков, приборы, позволяющие сделать такой анализ, стали выпускаться в миниатюрном исполнении и даже по относительно доступным для простых обывателей ценам.
#радиация #радиоактивность #ликбез #безопасность
Напоминаем, что вы можете включится в разработку нашей Программы, один из пунктов которой: "1.3. Гражданская безопасность - от пожара и техногенных катастроф".