The article presents the basic definitions and sources of ionizing radiation. Discusses the applications of sealed sources of ionizing radiation, particularly in medical and industry, with a view to ensuring radiation safety of personnel and the public.
Keywords: Ionizing radiation, radiation sources, scope, application in industry
Іонізуюче випромінювання - це потоки фотонів, елементарних частинок або осколківподілу атомів, здатні іонізувати речовину.
До іонізуючого випромінювання не відносять видиме світло і ультрафіолетове випромінювання, які в окремих випадках можуть іонізувати речовину. Інфрачервоне випромінювання і випромінювання радіодіапазонів не є іонізуючим, оскільки їх енергії недостатньо для іонізації атомів і молекул в основному стані.
Відповідно, виходячи з визначення іонізуючого випромінювання, сформулюємо поняття джерела іонізуючого випромінювання - пристрій або радіоактивну речовину, що випускає або здатне випускати іонізуюче випромінювання.
Всі джерела іонізуючого випромінювання поділяються на природні та техногенні. Крім того, існують радіонуклідні джерела, які, в свою чергу, поділяються на закриті та відкриті.
Природне джерело випромінювання - джерело іонізуючого випромінювання природного походження, на який поширюється дія цих норм радіаційної безпеки [1]. Прикладом таких джерелом може служити природний радіаційний фон - космічне випромінювання і випромінювання, що створюється природними радіонуклідами, що містяться в землі, воді, повітрі, інших елементах біосфери, в харчових продуктах, в організмі людини і тварин.
Техногенний джерело випромінювання - джерело іонізуючого випромінювання, спеціально створений для його корисного застосування або є побічним продуктом цієї діяльності. Такими джерелами можуть виступати підприємства ядерного паливного циклу: АЕС; уранові рудники і гідрометалургійні заводи, підприємства по переробці і похованню радіоактивних відходів, а також дослідні атомні реактори, транспортні ядерно-хімічні установки і військові об'єкти.
Закритий радіонуклідної джерело - джерело випромінювання, пристрій якого виключає надходження містяться в ньому радіонуклідів в навколишнє середовище в умовах застосування і зносу, на які він розрахований.
Джерело радіонуклідної відкритий - джерело випромінювання, при використанні якого можливе надходження містяться в ньому радіонуклідів в навколишнє середовище.
За характером дії закриті джерела іонізуючого випромінювання умовно поділяються на 2 групи:
- періодичної генерації випромінювання.
До 1 групи належать γ-установки різного призначення, нейтронні β- і γ-випромінювачі;
До 2 - рентгенівські апарати і прискорювачі заряджених частинок, які при прискоренні більше 10 МеВ, призводить до утворення штучних радіонуклідів, що, з великою ймовірністю, може призвести до потрапляння в організм людини радіоактивних ізотопів.
На відміну від закритих джерел іонізуючого випромінювання відкриті джерела можуть бути причиною як зовнішнього, так і внутрішнього опромінення працівників і населення. Таке опромінення можливе при попаданні радіонуклідів в навколишнє середовище у вигляді радіоактивних відходів. Такі відходи можуть бути твердими і рідкими, у вигляді газів і аерозолів. Найбільше значення мають технологічні процеси, в яких утворюються радіоактивні аерозолі.
У сучасному світі область застосування закритих іонізуючих джерел вельми різноманітна:
в металургії застосовуються прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські апарати, апарати для γ-дефектоскопії, радіоізотопні прилади (рівнеміри).
у будівельній індустрії застосовуються прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські апарати, апарати для γ-дефектоскопії.
в хімічній промисловості застосовуються потужні γ-установки, радіоізотопні прилади (рівнеміри, товщиноміри, прилади для зняття електростатичних зарядів).
в легкій промисловості застосовуються радіоізотопні прилади, такі як рівнеміри, товщиноміри, прилади для зняття електростатичних зарядів.
в харчовій промисловості застосовуються потужні γ-установки, радіоізотопні рівнеміри.
крім того, закриті джерела застосовуються в геології - нейтронні і γ-джерела, радіоізотопні рівнеміри.
вельми великий потенціал застосування закритих джерел випромінювання в медицині та біології. В даних галузях застосовуються прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські і γ-апарати, γ - і β-джерела.
в сільському господарстві можливе застосування потужних γ-установки.
не варто забувати про застосування закритих джерел випромінювання в наукових дослідженнях. У різних науково-дослідних інститутах застосовують прискорювачі заряджених частинок, рентгенівські апарати, потужні γ-установки, нейтронні, γ- і β-джерела.
При розгляді γ-випромінювачів необхідно згадати, що, в основному, до даних випромінювачам відносять штучні радіоактивні елементи, що поміщаються в порошкоподібному або твердому вигляді в герметичні сталеві ампули [5].
Основним параметром, що характеризує закрите джерело іонізуючого випромінювання, є його активність - очікуване число розпадів в одиницю часу.
Енергійність застосування закритих джерел іонізуючої радіації варіює в широких межах. Наприклад, на сьогоднішній день здійснюється велика практика будівництва потужних γ-установок промислового призначення, які служать для отримання полімерних матеріалів, стерилізації виробів одноразового використання в медицині, поліпшення якості гуми і багато іншого. Залежно від умов застосування і призначення загальний заряд випромінювача може досягати 5,5 ПБк (150 000 Кі) і більш. У таких установках найчастіше в цих установках використовують 60 Со [2].
Для радіаційних досліджень в різних областях (хімії, біології, фізики твердого тіла, сільського господарства, харчової та легкої промисловості та інших) в Російській Федерації випускаються такі γ- установки як:
К -300 000, заряд 110 ПБк (300 000 Кі);
«Панорама», заряд 6,7 ПБк (180 000 Кі);
МРХ-гамма-100, заряд 11 ПБк (300 000 Кu);
«ГУПОС», заряд 3 · 10 2 ПБк (800 Кu);
Губе-4000, заряд 0,15 ПБк (4000 Кu)
Активність γ-джерел для дистанційної променевої терапії коливається від 37 ГБК (1 Кu) - установки для внутрішньопорожнинної терапії типу «АГАТ-В» до 15-10 4 ГБК (4000 Кu) - установки «РОКУС-М», «АГАТ-Р» , «АГАТ-C». Закриті джерела (60 Со, I 98 Au) у вигляді препаратів різної конфігурації (циліндри, намистинки, голки, відрізки тонкого дроту) призначені для внутрішньопорожнинної і внутритканевой терапії злоякісних новоутворень.
Активність вводяться в уражені тканини голок становить 18,5-370 МБк (0,5-10 мКu), активність окремих намистин - 74-370 МБк (2-10 мКu), циліндрів - до 740-1480 МБк (20-40 мКu) , а сумарна вводиться активність лікувальних препаратів може досягати 1480-2220 МБк (40-60 мКu) 60 З і 740-3700 МБк (20-100 мКu) 198 Аu. Крім того, для аплікаційної терапії застосовують аплікатори у вигляді квадратів з гнучкого пластику, в матеріалі якого рівномірно розподілений 32 Р; потужність випромінювання на їх поверхні досягає 2-4 Гр / год (200-400 рад / год).
При розгляді різних видів γ-дефектоскопії, можна відзначити, що максимальна активність даних джерел знаходиться в межах від 1,85 до 5,55 ГБК (від 5 до 150 Кu).
Закриті джерела нейтронного випромінювання виготовляють в залежності від вимог технології різної потужності. На 1 г радію при його змішуванні з берилієм утворюється до 10 7 нейтронів в 1 с.
При використанні лінійних і циклічних прискорювачів можливе отримання потоків електронів і гальмівного випромінювання високих енергій. Безпосередньо в лінійних прискорювачах, для отримання гальмівного випромінювання, поміщені в хвилевід електрони, за допомогою електронної гармати, прискорюються електричним полем і потрапляють в кінці шляху на мішень.
При середньому струмі 15-30 мкА і повідомленої, електронам в волноводе, енергії (приблизно 1 МеВ) інтенсивність гальмівного випромінювання на відстані 1 м від прискорювача може досягати 1-2 Гр / хв (100-200 рад / хв). Розглянуті лінійні прискорювачі дозволяють збільшити швидкість електронів до енергії 10 МеВ і більше; в свою чергу Бетатрон - по кругових орбітах до енергії 100 МеВ.
Виходячи з вищесказаного опису закритих джерел випромінювання використовуваних в різних галузях видно, що їх потужність коливається в широких межах, а технологія конструювання, використання і застосування досить різноманітна.
Удосконалення рентгенівського методу, особливо швидке впровадження передових комп'ютерних технологій, призвело до появи нового самостійного напряму в рентгенології: рентгенівської комп'ютерної томографії. Еволюція комп'ютерної томографії вважається найбільш стрімкою в світі візуальної діагностики. Вона привела до появи спочатку спіральної, а потім і революційної многодетекторной комп'ютерної томографії. Ці технології стали невід'ємною частиною єдиного променевого діагностичного процесу.
Сьогодні в медицину входять гібридні технології, які передбачають спільне або одночасне використання різних за своєю фізичною і біохімічної природі речовин і матеріалів. Перш за все, слід відзначити появу принципово нових діагностичних апаратів, які поєднують в собі відразу кілька високих технологій - це гібридні рентгенівські комп'ютерні, позитронно-емісійні і однофотонні томографи. Для отримання чітких просторових зображень на таких томографах використовується рентгенівське випромінювання, а в якості діагностичного речовини або маркера використовуються радіонуклідні маркери, які можуть вибірково накопичуватися в клітинах специфічних пухлин. Завдяки цій властивості вони можуть бути виявлені, ідентифіковані та служити в якості контролера при лікуванні. Удосконалення комп'ютерних технологій, а саме, поява многодетекторних рентгенівських комп'ютерних томографів та нових сцинтиляційних датчиків, зумовили принципово нове діагностичне якість гібридних зображень. Стало можливим отримувати изотропное (з точністю до міліметра) анатомічне рентгенівське зображення будь-якої структури людського організму при істотному скороченні часу радіоізотопного дослідження (сьогодні це 5-12 хвилин, замість 45 хвилин при старою технологією). Створені прототипи спірального позитронно-емісійного та многодетекторного рентгенівського томографа, де загальний час гібридного сканування складе всього 30 секунд. Це означає, що всього за десятки секунд буде отримана інформація про локалізацію в будь-якій частині людського тіла клітин з підвищеним рівнем метаболізму глюкози, або іншого міченого ізотопом речовини. З'являється можливість не тільки виявити пухлинні клітини, а й визначити їх сприйнятливість до терапії, простежити ефект і визначити тривалість самої терапії, підібрати оптимальні фармакологічні препарати для лікування.
Сьогодні з'явилося принципово нове діагностичне напрямок - молекулярна візуальна діагностика (molecular imaging). Променеві діагности вийшли на новий рівень отримання діагностичної інформації - молекулярний. З'явилася можливість отримувати діагностичну інформацію на клітинному рівні. У цьому напрямку і відбувається основний розвиток всієї променевої діагностики [4].
З розвитком індустріалізації країни, за останні десятиліття побудовані і введені в експлуатацію досить велика кількість об'єктів, що мають ядерну енергетичну установку. До подібних об'єктів необхідно в першу чергу віднести атомні електростанції. Найпоширеніші реактора на станціях в країни є реактори РБМК (реактор великої потужності канальний) і ВВЕР (водо-водяний енергетичний реактор) [6].
Не варто забувати, що об'єкти з ядерними енергетичними установками можуть бути не тільки стаціонарними, але і рухливими - морські судна. В якості найкращого приклад можна привести атомохода і криголами ( «Сибір», «Арктика», «Ленін»), які виконують роботу за проводці транспортних суден по північних морях. До рухомих об'єктів з ядерними енергетичними установками також відноситься і підводний флот сучасних військово-морських сил багатьох розвинених країн. Прикладів таких підводних атомохода можна навести багато. Найбільш яскравими представниками атомного підводного флоту ВМФ Росії є «Комсомолець», «Курськ» і інші, які крім реактора мають на озброєнні і ядерну зброю.
З розвитком космічних технологій ядерні енергетичні установки можуть розташовуватися на борту космічних літальних апаратів, включаючи і не пілотовані. Дані апарати є потенційним джерелом радіоактивного забруднення місцевості, в разі згоряння апарату при входженні в щільні шари атмосфери Землі [7].
Природно слід звернути увагу на те, що, незважаючи на різні програми з роззброєння і знищення ядерних боєприпасів, в світі налічуються величезні запаси ядерних боєприпасів усіх видів базування, включаючи стаціонарні і рухливі. Виходячи з цього, можна сказати, що на сьогоднішній день вони представляють найбільш серйозну небезпеку для населення [8].
І, нарешті, варто згадати різні інститути ядерної промисловості, які в своїй більшості мають експериментальні ядерні реактори, наприклад Петербурзький інститут ядерної фізики ім. Б. П. Константинова (ПІЯФ).
Основні терміни (генеруються автоматично). іонізуючого випромінювання, джерело іонізуючого випромінювання, джерела іонізуючого випромінювання, джерел випромінювання, джерело випромінювання, рентгенівські апарати, закритих джерел, гальмівного випромінювання, закриті джерела іонізуючого, іонізуючого випромінювання природного, джерел іонізуючого випромінювання, джерела іонізуючого випромінювання, визначення іонізуючого випромінювання, Природне джерело випромінювання, техногенний джерело випромінювання, застосування джерел випромінювання, гальмівного випромінювання високих, джерела нейтронного випромі чення, отримання гальмівного випромінювання, інтенсивність гальмівного випромінювання.
Ключові слова
іонізуюче випромінювання, джерело випромінювання, область застосування, застосування в промисловості