מקורות רנטגן. האם מקור שפופרת רנטגן של קרינה מייננת?

לאורך כל ההיסטוריה של החיים על כדור הארץ אורגניזמים חשופים כל הזמן קרניים קוסמיות וחינך אותם באווירה של רדיונוקלידים, והקרינה ברחבי חומרים טבעיים. חיים מודרניים מותאם לכל התכונות והמגבלות של הסביבה, לרבות על ידי מקורות טבעיים של צילומי רנטגן.

למרות העובדה כי רמות גבוהות של קרינה, כמובן, מזיקים לגוף, סוגים מסוימים של קרינה חשובות בחיים. לדוגמא, קרינת הרקע תרמה כימי יסוד אבולוציה ביולוגית. כמו כן ברור היא העובדה כי החום של כדור הארץ הליבה מסופק ומתוחזק על ידי חום ריקבון של ראשוני, המתרחשים באופן טבעי רדיונוקלידים.

קרניים קוסמיות

קרינה ממוצא מחוץ לכדור הארץ, אשר ברציפות משפיעה על כדור הארץ, שנקראה קוסמית.

עובדת הקרינה החודרת נופלת על כדור הארץ שלנו מחלל החיצון, אך לא ממוצא יבשתי, נמצאת בניסויים כדי למדוד את היינון בגבהים שונים, מגובה פני ים עד 9000 מ '. נמצא כי עוצמת קרינת מייננת הופחתה לגובה של 700 מ', ולהמשיך לטפס גדל במהירות. הירידה הראשונית ניתן לייחס לירידה בעוצמת קרינת גמא הארצית והעלייה - הקוסמית.

מקורות רנטגן בחלל הם כדלקמן:

• קבוצת גלקסיות;
• גלקסיות סייפרט;
• השמש;
• כוכבים;
• קוואזרים;
• חורים שחורים;
• שאריות סופרנובה;
• ננסים לבנים;
• כוכבי ואחרים כהים.

עדויות של קרינה כזו, למשל, היא להגביר את עוצמת הקרינה הקוסמית שנצפתה בעולם אחרי זיקוקין. אבל הכוכב שלנו אינו תורם גדול של שטף הכל, כמו הווריאציות היומיות שלו הם קטנות מאוד.

שני סוגים של קורות

קרניים קוסמיות מחולקים ראשוניים ומשניים. קרינה לא אינטראקציה עם חומר באטמוספירה או ליתוספירה הידרוספירה של כדור הארץ, שנקרא העיקרי. הוא מורכב מפרוטונים (≈ 85%) ו אלפא-חלקיקים (≈ 14%), עם הרבה תזרימי קטן (<1%) גרעינים כבדים. קרן X קוסמית משנית, מקורות קרינה אשר - הקרינה העיקרית והאווירה מורכבת מחלקיקים תת-אטומיים כמו פיונים, מיואונים ואלקטרונים. בגובה פני הים, כמעט כל הקרינה נצפתה כוללת קרניים קוסמיות משנית 68% מתוכם מטופלת מיואונים ו 30% - על ידי אלקטרונים. פחות מ 1% של הזרימה בגובה פני הים מורכב מפרוטונים.

קרניים קוסמיות ראשיים נוטים להיות בעלי אנרגיה קינטית אדירה. הם בעלי מטען חשמלי חיובי ולהשיג אנרגיה בשל ההאצה שדות מגנטיים. בתוך החלל הריק של חלקיקים טעונים בחלל יכול לשרוד לאורך זמן, ולנסוע מיליוני שנות אור. במהלך הטיסה הזאת, הם רוכשים אנרגיה קינטית גבוהה של סדר 2-30 גב (1 GeV = ¹⁰ בספטמבר eV). יש חלקיקים בודדים אנרגיות עד 10 ¹⁰ GeV.

האנרגיה הגבוהה של קרניים קוסמיות העיקרית לאפשר להם ממש לפצל את ההתנגשות של האטומים באטמוספרה של כדור הארץ. יחד עם נויטרונים, פרוטונים, וחלקיקים תת-אטומיים יכול להיווצר יסודות קלים כגון מימן, הליום, ו בריליום. המואונים תמיד טעונים, ובמהירות להירקב לתוך אלקטרונים או פוזיטרונים.

מגן מגנטי

האינטנסיביות של קרניים קוסמיות עם עליית חדה להגיע למקסימום בסביבות 20 ק"מ. 20 ק"מ אל החלק העליון של האטמוספירה (עד 50 ק"מ), את עוצמת פוחתת.

דפוס זה נובע ייצור של קרינה משנית מוגבר על ידי הגדלת צפיפות האוויר. בגובה של 20 קילומטר חלק גדול הקרינה העיקרית חתם אינטראקציה, והפחתת עוצמת מ 20 קילומטר אל פני הים משקפת את ספיגת אווירת קורות משנית, שווה הערך ל שכבת מים 10 מטר על.

עוצמת הקרינה קשורה גם Latitude. בבית מגביר את הזרימה הקוסמית באותו גובה מקו המשווה לקווי רוחב 50-60 מעלות ונשאר קבוע עד הקטבים. זאת בשל הצורה של השדה המגנטי של כדור הארץ ואת חלוקת כוח הקרינה העיקרית. במסלול מגנטי חזק מעבר לאווירה מקביל בדרך כלל על פני השטח של כדור הארץ בקו המשווה וניצבת הקטבים. חלקיקים טעונים לעבור בקלות לאורך קווי שדה מגנטיים, אבל עם קושי להתגבר בכיוון הרוחבי שלה. מהקטבים אל 60 °, כמעט כל הקרינה העיקרית מגיעה לאטמוספרה של כדור הארץ, ואת בקו המשווה רק חלקיקים בעלי אנרגיות תעלינה 15 גב, יכול לחדור דרך המגן המגנטי.

מקורות משניים של צילומי רנטגן

כתוצאה האינטראקציה של קרניים קוסמיות עם עניין מיוצר ברציפות כמות משמעותית של רדיונוקלידים. רובם הם שברי, אבל חלק מהם נוצרים על ידי הפעלה של אטומים יציבים עם נויטרונים מיואונים. ייצור טבעי של רדיונוקלידים האווירה תואמת את עוצמת הקרינה הקוסמית בגובה ורוחב. אודות 70% מהם להתרחש בסטרטוספרה, ו 30% - ב הטרופוספירה.

למעט H-3 ו- C-14, רדיונוקלידים הם בדרך כלל בריכוזים קטנים מאוד. טריטיום הוא מדולל ומעורבב עם מים H 2, ו- C-14 משלב עם חמצן ליצירת _{2 CO,} אשר מעורבב עם אווירה פחמן דו-חמצני. פחמן-14 נכנס למפעל באמצעות פוטוסינתזה.

קרינה של כדור הארץ

מבין רדיונוקלידים רבים שיצרו את כדור הארץ, רק יש כמה מחצית חיים ארוך מספיק כדי להסביר את הקיום הנוכחי שלהם. אם כוכב הלכת שלנו הוקמה על 6 מיליארד שנים, הם להישאר כמויות למדידה, ידרוש זמן מחצית חיים של לפחות 100 מיליון שנה. מבין רדיונוקלידים העיקרי, אשר עדיין נמצאים, שלושה הם החשובים ביותר. מקור רנטגן הוא K-40, U-238 ו- Th-232. אורניום ואת שרשרת הדעיכה תוריום, כל מוצרי טופס שבו הם כמעט תמיד בנוכחות האיזוטופ המקורי. למרות שרבי רדיונוקלידים הבת הם קצרי מועד, הם נפוצים בסביבה, משום שהוא נוצר ללא הרף מן מבשרי חיים הארוכים.

מקורות רנטגן מקוריים ארוכי חיים אחרים, בקיצור, הם בריכוזים נמוכים מאוד. זה RB-87, La-138, Ce-142, SM-147, Lu-176, וכן הלאה. ד טבעי נויטרונים המתרחשים יוצרים רבים רדיונוקלידים אחרים, אבל הריכוז שלהם הוא בדרך כלל נמוך למדי. בשנת קריירה אוקלו בגבון, אפריקה, הממוקם ראיות לקיומו של "כור טבעי" שבו בתגובות גרעיניות להתרחש. דלדול של U-235 ואת הנוכחות של תוצרי ביקוע בתוך מרבצי אורניום העשירים, עולה כי כ 2 מיליארדים שנים, יש התקיים ספונטני לעורר תגובת שרשרת.

למרות העובדה כי רדיונוקלידים המקורי נמצאים בכל מקום, הריכוז שלהם תלוי במיקום. המאגר המרכזי של רדיואקטיביות טבעית הוא ליתוספירה. יתר על כן, בתוך ליתוספירה זה משתנה במידה ניכרת. לפעמים זה קשור לסוגים מסוימים של תרכובות ומינרלים, לפעמים - בעיקר ברמה אזורית, עם מתאם קטן עם סוגי סלעים ומינרלים.

הפצה של רדיונוקלידים עיקרי ומוצרים בתמים במערכות אקולוגיות טבעי תלויה בגורמים רבים, כוללים את התכונות הכימיות של nuclides, גורמים פיסיים של המערכת האקולוגית, כמו גם תכונות פיסיולוגיות אקולוגיות של חי וצומח. בליה של סלעים, המאגר העיקרי שלהם מספק בקרקע U, וה ק וה U מוצרי ריקבון גם נוטלות חלק בתכנית זו. אדמה K, רא, קצת U, ו Th מעט מאוד נספג על ידי צמחים. הם מנצלים אשלגן-40 וכן יציבת ק רדיום, מוצר ריקבון U-238, המשמש את המפעל, לא משום שהוא איזוטופ, ומאז היא דומה מבחינה כימית סידן. קליטת צמחי אורניום תוריום היא בדרך כלל קטנה, מאז רדיונוקלידים אלה הם בדרך כלל מסיסים.

ראדון

החשוב ביותר של כל מקורות אלמנט קרינה טבעי שהוא חסר טעם גז חסר ריח, בלתי נראה, המהווה 8 פעמים כבדות מהאוויר, ראדון. הוא מורכב משני איזוטופים עיקריים - ראדון-222, אחד מוצרי הריקבון של U-238 ו ראדון-220, שהוקמו על ידי הריקבון של Th-232.

סלעים, אדמה, צמחים, בעלי חיים פולטים ראדון לאטמוספרה. הגז הוא תוצר של הריקבון של רדיום, ומיוצר כל חומר המכיל אותו. מאז ראדון - גז אינרטי, הוא עשוי להיות מבודד משטחים במגע עם האטמוספירה. כמות הראדון, אשר נובעת מסת נתונת רוק תלויה בכמות של אזור רדיום שטח. אלה הקטנים הגזע, ככל שהוא יכול לשחרר ראדון. ריכוז Rn באוויר ליד חומרים radiysoderzhaschimi תלוי גם מהירות האוויר. במרתפים, מערות ומכרות, אשר יש זרימת אוויר ירודה, ריכוז הראדון יכול להגיע לרמות משמעותיות.

RN מתפרק במהירות ויוצר סדרת רדיונוקלידים הבת. לאחר היווצרות של ריקבון מוצרים ראדון אטמוספרי מצטרפים עם חלקיקים קטנים של אבק, אשר מתיישב על האדמה והצמחים, והוא בשאיפה ידי החיות. ריינס במיוחד מטוהרים אוויר ביעילות יסודות רדיואקטיביים, אך ההתנגשות בתצהיר של חלקיקי אירוסול גם מקדם בתצהיר שלהם.

באקלים ממוזג, ריכוז הראדון בתוך הבית בממוצע כ 5-10 פעמים גבוהות יותר מאשר בחוץ.

במהלך העשורים האחרונים, האיש "מלאכותי" פיק כמה מאה רדיונוקלידים הנלווים מקורות קרינת רנטגן, תכונות ויישומים אשר משמשים ברפואה, צבאי, ייצור חשמל, ומכשור חקר מינרלים.

השפעות בודדות של מקורות קרינת מעשה ידי אדם משתנות מאוד. רוב האנשים מקבלים מנה קטנה יחסית של קרינה מלאכותית, אבל קצת - הרבה פעמים אלף הקרינה של מקורות טבעיים. מקורות מעשה ידי אדם נשלטים טובים יותר טבעי.

מקורות רנטגן ברפואה

השימוש תעשייתיים ורפואים, ככלל, רדיונוקלידים טהור בלבד, אשר מפשט את הזיהוי של דרכים להדליף מאתרי האחסון בתהליך סילוק.

יישומי קרינה ברפואה היא נפוצה ויכולים יש פוטנציאל השפעה משמעותית. זה כולל מקורות רנטגן המשמשים ברפואה עבור:

• אבחון;
• טיפול;
• נהלים אנליטיים;
• צעדה.

לשימוש אבחון כמקורות פרטיים, כמו גם מגוון רחב של קליעים נותבים רדיואקטיבי. מתקני בריאות בדרך כלל להבחין הבקשה כפי הרדיולוגיה ורפואה גרעינית.

האם צינור רנטגן מקור קרינה מייננת? טומוגרפיה ממוחשבת ו fluoroscopy - נהלי אבחון ידועים שהם עשו עם זה. יתר על כן, ב רדיוגרפיה רפואי, ישנם יישומים רבים מקורות איזוטופ כוללים גמא בטא, ומקורות ניטרונים ניסיוניים במקרים בם מכונה רנטגן הם לא נוחים, במקומה, או עלולים להיות מסוכנים. מנקודת מבט של אקולוגיה, קרינת רנטגן אינה מסוכנת כל עוד המקורות שלה להישאר וחשבון ו להיפטר כראוי. מבחינה זו, רדיום אלמנטי סיפור, ראדון ומחטי radiysoderzhaschih תרכובות זורחות אינם מעודדות.

מקורות רנטגן על בסיס ⁹⁰ אב או PM ¹⁴⁷ נפוצים. הופעה של ²⁵² Cf בתור רדיוגרפיה ניטרונים מחולל ניטרונים ניידים לרשות נרחבת, אם כי באופן כללי, שיטה זו היא עדיין תלויה במידה רבה על הזמינות של כורים גרעיניים.

רפואה גרעינית

הסכנה העיקרית של ההשפעה הסביבתית הן תוויות רדיואיזוטופיים במקורות רפואת רנטגן גרעיניים. דוגמאות השפעה לא רצויה את הדברים הבאים:

• הקרנה של המטופל;
• חשיפה של אנשי בית החולים;
• הקרנה בעת הובלת תרופות רדיואקטיבי;
• השפעה בתהליך הייצור;
• ההשפעה של פסולת רדיואקטיבית.

בשנים האחרונות חלה נטייה להפחית את החשיפה של מטופלים באמצעות ההקדמה של איזוטופים קצר מועד צר יותר ממוקד פעילויות והשימוש במוצרים מקומיים מאוד יותר.

קטני מחצית חיים מפחיתים את ההשפעה של פסולת רדיואקטיבית מאז ביותר של אלמנטי חיים הארוכים הוא פלט דרך הכליות.

ככל הנראה, את ההשפעה על הסביבה באמצעות מערכת ביוב אינה תלויה בשאלה האם החולה בבית החולים או מטופל על בסיס אשפוז. למרות שרוב הפליטות של יסודות רדיואקטיביים עשוי להיות לטווח קצר, האפקט המצטבר עולה באופן משמעותי את רמת הזיהום של כל תחנות הכוח הגרעיניות יחד.

רדיונוקלידים הנפוצים ביותר ברפואה - מקורות רנטגן:

• Tc ^99m - סריקת הגולגולת למוח, סריקת דם במוח, בלב, בכבד, ריאות, בלוטת תריס, לוקליזציה שליה;
• ¹³¹ I - דם, סריקה כבדה, לוקליזציה שליה, סריקה וטיפול התריס;
• ⁵¹ Cr - קביעת משך קיומו של תאי דם אדומים או קיבוע, נפח הדם;
• ⁵⁷ Co - מדגם שילינג;
• ³² P - גרורות אל העצמות.

שימוש נפוץ של ניתוח קרינת נהלי radioimmunoassay של שתן ושיטות מחקר אחרים באמצעות תרכובות אורגניות שכותרתו גדיל משמעותי את שימוש הכנות נוזל-נצנץ. פתרונות זרחן אורגניים בדרך כלל מבוססים על טולואן או קסילן, מהווה נפח גדול למדי של פסולת אורגנית נוזלית אשר חייב להיות מסולקת. עיבוד בצורת נוזל, הוא סכנה פוטנציאלית ובלתי מתקבלת על הדעת מבחינה סביבתית. מסיבה זו, ניתנת עדיפות לבזבז שריפה.

מאז האריך ימים ³ H או ¹⁴ C הם מסיסים בקלות הסביבה, ההשפעה שלהם היא בטווח הנורמלי. אבל האפקט המצטבר יכול להיות משמעותי.

שימוש נוסף רפואי רדיונוקלידים - לשימוש בסוללות פלוטוניום עבור כוח קוצבים. אלפי אנשים חיים בזכות היום לעובדה התקנים אלה לעזור לפעול ליבם. מקורות אטומים ²³⁸ פו (150 GBq) מושתלים בניתוח לתוך חולים.

קרינת רנטגן תעשייתית: מקורות, תכונות ויישומים

לרפואה - היא לא התחום היחיד שבו מצא את השימוש בחלק זה של הספקטרום האלקטרומגנטי. חלק גדול של הסביבה קרינה מעשה ידי אדם משמשים radioisotopes תעשייה וממקורות רנטגן. דוגמאות של יישום זה:

• רדיוגרפיה תעשייתית;
• מדידת קרינה;
• גלאי עשן;
• חומרים עצמיים זוהרת;
• קריסטלוגרפיה באמצעות קרני רנטגן;
• סורקים עבור בדיקת מטען לשאת על מטען;
• לייזרים רנטגן;
• synchrotrons;
• ציקלוטרון.

מאחר שרוב היישומים הללו כרוכים בשימוש איזוטופים כמוסים, הקרנה מתרחשת במהלך ההובלה, האחזקה והשימוש.

האם מקור שפופרת רנטגן של קרינה מייננת בתעשייה? כן, הוא משמש מערכות בקרת התעופה לא הרסניות, במחקר קריסטל, חומרים ומבנים, פיקוח תעשייתי. במהלך העשור האחרון, את המינון של חשיפה לקרינה במדע ובתעשייה הגיע למחצית משווי המדד הזה ברפואה; ולכן, תרומה משמעותית.

יש מקורות רנטגן במארז ידי עצמם השפעה מועטה. אבל ההובלה והסילוק המדאיג שלהם כאשר הם הולכים לאיבוד או נזרקות בטעות לפח האשפה. מקורות רנטגן כאלה בדרך כלל מסופקים ומותקנים בתוך דיסקים פעמים אטומות או גלילים. הכמוסות עשויות נירוסטה ודורשות בדיקה תקופתית עבור דליפות. מחזור יכול להיות בעיה. מקורות היא קצרת מועד יכול לחסוך וריקבון, אך גם במקרה זה, הם צריכים להילקח בחשבון כדין, והחומר הפעיל הנותר חייב להיות מסולק מתקן מורשה. אחרת, את הכמוסות יש לשלוח למוסדות מתמחים. עובי שלהם קובע את הגודל של חומר פעיל למקור חלק רנטגן.

מקורות רנטגן שטח אחסון

בעיה גוברת היא פירוק בטוח טיהור של אתרי תעשייה שבו חומרים רדיואקטיביים מאוחסנים בעבר. בעיקרון זה שנבנה בעבר מפעלים לעיבוד חומרים גרעיניים, אבל חייב להיות חלק בתעשיות אחרות, כגון מפעלים לייצור שלטים טריטיום עצמיים זורחת.

בעיה מיוחדת היא המקורות הארוכים חי ברמה הנמוכה, אשר מופצים באופן נרחב. לדוגמה, ²⁴¹ Am משמש גלאי עשן. בנוסף ראדון הוא מקורות רנטגן העיקריים בבית. בנפרד הם אינם מהווים כל סכנה, אך מספר לא מבוטל מהם יכול להוות בעיה בעתיד.

פיצוצים גרעיניים

במהלך 50 השנים האחרונות, כל היה נתון הפעולה של קרינה מן נשורת רדיואקטיבית הנגרמת על ידי בדיקות נשק גרעיניות. הם הגיעו לשיא בשנת 1954-1958 ו 1961-1962 שנים.

בשנת 1963, שלוש מדינות (בריה"מ, ארה"ב ובריטניה) חתמו על הסכם על איסור חלקי על ניסויים גרעיניים באטמוספרה, אוקיינוסים בחלל החיצון. במהלך שני העשורים הבאים, צרפת וסין ערכו סדרת ניסויים קטנים בהרבה, שהופסקו בשנת 1980. בדיקות תחתיות עדיין מתנהלים, אבל הם בדרך כלל אינם גורמים למשקעים.

זיהום רדיואקטיבי לאחר בדיקות אטמוספרי ליפול בסמוך למקום הפיצוץ. בין השאר, הם נשארים הטרופוספירה ו מבוצעים על ידי הרוח בכל רחבי העולם באותו קו רוחב. ככל שאנו מתקדמים, הם נופלים אל הקרקע, השוהים במשך כחודש באוויר. אבל החלק הכי נדחף אל הסטרטוספירה, שבו זיהום נשאר במשך חודשים רבים, והוריד לאט על פני כדור הארץ.

הנשורת כוללת מאה רדיונוקלידים שונים, אך רק מעטים מהם מסוגלים לפעול על גוף האדם, ולכן גודלם קטן מאוד, ואת הדעיכה מהירה. C-14, Cs-137, ZR-95 ו- SR-90 הם המשמעותיים ביותר.

יש ZR-95 בעל זמן מחצית חיים של 64 ימים, ואת Cs-137 ו- SR-90 - כ 30 שנים. רק פחמן-14 עם מחצית חיים של 5730 שנה יישאר פעיל בעתיד הרחוק.

אנרגיה גרעינית

אנרגיה גרעינית היא שנויה במחלוקת ביותר של כל מקורות מעשה ידי אדם של קרינה, אך יש לו תרומה קטנה מאוד להשפעה על בריאות האדם. במהלך פעולה רגילה של מתקני גרעין פולט לסביבה של כמות קטנה של קרינה. בפברואר 2016, היו 442 כורים גרעיניים אזרחיים הפועלים 31 מדינות, ו 66 עוד נמצאים תחת בנייה. זהו רק חלק ממחזור הייצור של דלק גרעיני. זה מתחיל עם ייצור הטחינה של עפרות אורניום מרחיב את ייצור דלק גרעיני. לאחר השימוש בתחנות כוח תאי דלק לפעמים מעובדים לרפואתו של אורניום פלוטוניום. לבסוף, מחזור מסתיים עם סילוק פסולת גרעינית. בכל שלב של מחזור זה יכול לדלוף חומר רדיואקטיבי.

כמחצית מהייצור העולמי של עפרות אורניום מגיעה מן הבור הפתוח, את החצי השני - הממכר. לאחר מכן הוא נטחן ב טחנות סמוכות המייצרים כמויות גדולות של פסולת - מאה מ'טונות. פסולת זו נשארת רדיואקטיבית במשך מ'שנים לאחר שהחברה מפסיקה את עבודתה, למרות פליטת הקרינה היא חלק קטן מאוד של רקע טבעי.

לאחר מכן, האורניום מומר לדלק ידי עיבוד נוסף וטיהור על טחנות ריכוז. תהליכים אלו מובילים זיהום אוויר ומים, אבל הם הרבה פחות בשלבים אחרים של מחזור הדלק.