Rentgenski viri. Ali je rentgenska cev vir ionizirajočega sevanja?

V celotni zgodovini življenja na Zemlji so bili organizmi ves čas izpostavljeni kozmičnim žarkom in radionuklidom, ki so jih oblikovali v ozračju, ter sevanju naravnih snovi. Sodobno življenje je prilagojeno vsem značilnostim in omejitvam okolja, vključno z naravnimi viri rentgenskega sevanja.

Kljub temu, da je visoka raven sevanja zagotovo škodljiva za organizme, nekatere vrste radioaktivno sevanje so pomembne za življenje. Sevanje sevanja je na primer prispevalo k temeljnim procesom kemijskega in biološkega razvoja. Prav tako je očitno dejstvo, da je toplota jedra Zemlje zagotovljena in vzdrževana zaradi toplotne disipacije primarnih, naravnih radionuklidov.

Kozmični žarki

Sevanje zunajzemeljskega izvora, ki stalno bombardira Zemljo, se imenuje kozmično.

Dejstvo, da prodre sevanje pade na naš planet iz vesolja, vendar ne prizemne izvora, je bilo v poskusih za merjenje ionizacije na različnih višinah, od morske gladine do 9000 m. Ugotovljeno je bilo, da je bila intenzivnost ionizirajoče sevanje zmanjša do višine 700 m, nato pa se je hitro povečal z nizom višin. Začetno zmanjšanje je mogoče pojasniti z zmanjšanjem intenzitete zemeljskih gama žarkov in povečanjem z delovanjem kozmičnih žarkov.

• skupine galaksij;
• Galaksije Seyfert;
• Sonce;
• zvezde;
• kvazarji;
• črne luknje;
• ostanki supernove;
• bele palčke;
• temne zvezde itd.

Dokaz takšnega sevanja, na primer, je povečanje intenzitete kozmičnih žarkov, opazovanih na Zemlji po vžiganju na Soncu. Toda naš svetilec ne prispeva k celotnemu toku, saj so dnevne spremembe zelo majhne.

Dve vrsti žarkov

Kozmični žarki so razdeljeni na primarno in sekundarno. Sevanje, ki ni v stiku z materijo v ozračju, litosferi ali hidrosferi Zemlje, se imenuje primarno. Sestavljen je iz protonov (asymp- 85%) in alfa delcev (asymp- 14%), z veliko manjšimi tokovi (< 1%) težjih jeder. Sekundarni kozmični rentgenski žarki, katerih viri sevanja so primarno sevanje in atmosfera, so sestavljeni iz subatomskih delcev, kot so pionirji, muioni in elektroni. Na ravni morja je skoraj vsa opazovana sevanja sestavljena iz sekundarnih kozmičnih žarkov, od katerih je 68% mulov in 30% elektronov. Manj kot 1% fluksa na nivoju morja je sestavljeno iz protonov.

Primarni kozmični žarki imajo praviloma veliko kinetično energijo. Pozitivno napolnijo in sprejemajo energijo zaradi pospeševanja magnetnega polja. V vakuumu v vesolju lahko napolnjene delce že dolgo obstajajo in potujejo milijone svetlobnih let. Med tem poletom dobivajo visoko kinetično energijo, reda od 2 do 30 GeV (1 GeV = 10⁹ eV). Posamezni delci imajo energijo do 10¹⁰ GeV.

Visoke energije primarnih kozmičnih žarkov jim omogočajo dobesedno razdelitev atomov v kopensko atmosfero med trkom. Poleg nevtronov, protonov in subatomskih delcev lahko nastanejo lahki elementi, kot so vodik, helij in berilij. Muli so vedno napolnjeni in se hitro razpadajo v elektroni ali pozitrone.

Magnetni ščit

Intenziteta kozmičnih žarkov z vzponom močno naraste do maksimuma na nadmorski višini približno 20 km. Od 20 km do meje ozračja (do 50 km) se intenzivnost zmanjša.

To pravilnost je razloženo s povečanjem proizvodnje sekundarnega sevanja zaradi povečanja gostote zraka. Na višini 20 kilometrov je velik del primarnega sevanja vstopil v interakciji, in zmanjšanje intenzivnosti od 20 km do nadmorske višine odraža sprejemanje sekundarne nosilce vzdušje, kar ustreza približno 10-metrski plasti vode.

Intenzivnost sevanja je povezana tudi s širino. Na eni višini se kozmični tok povečuje od ekvatorja do širine 50-60 ° in ostane konstanten na polovici. To je razloženo z obliko zemeljskega magnetnega polja in porazdelitvijo energije primarnega sevanja. Magnetne linije sile, ki segajo čez atmosfero, so praviloma vzporedne z zemeljsko površino na ekvatorju in pravokotno na drogove. Polnjeni delci se enostavno premikajo po črtah magnetnega polja, vendar ga v prečni smeri težko premaknejo. Od polov in do 60 ° skoraj vsa primarna sevanje doseže Zemljo atmosfero, na ekvatorju pa lahko skozi magnetni ščit prodrejo le delci z energijo večjo od 15 GeV.

Sekundarni rentgenski viri

Kot posledica interakcije kozmičnih žarkov s snovjo se znatno število radionuklidov stalno proizvaja. Večina od njih so fragmenti, nekateri pa so nastali z aktiviranjem stabilnih atomov z nevtroni ali muioni. Naravna proizvodnja radionuklidov v ozračju ustreza intenziteti kozmičnega sevanja v višini in širini. Približno 70% jih je v stratosferi in 30% v troposferi.

Z izjemo H-3 in C-14 so radionuklidi v zelo nizkih koncentracijah. Tritij razredčimo in zmešamo z vodo in H-2 in C-14 združuje s kisikom, da tvori CO₂, ki se zmeša z ogljikovim dioksidom v atmosferi. Ogljik-14 prodira v rastline v procesu fotosinteze.

Zemeljsko sevanje

Od številnih radionuklidov, ki so nastali z Zemljo, le nekaj jih ima razpolovno dobo, dovolj dolgo, da pojasni svoj trenutni obstoj. Če je bil naš planet nastal pred približno 6 milijard leti, potem bi za ohranitev merljivih količin trajalo vsaj 100 milijonov let. Od primarnih radionuklidov, ki jih še vedno najdemo, so trije najpomembnejši. Vir rentgenskega sevanja je K-40, U-238 in Th-232. Uran in torij vsako sestavljata verigo produktov razpada, ki sta skoraj vedno v prisotnosti začetnega izotopa. Čeprav so številni hčerinski radionuklidi kratkotrajni, so v okolju pogosti, ker so nenehno oblikovani iz dolgoživih predhodnikov.

Drugi primarni dolgoročni viri rentgenskih žarkov, na kratko, so v zelo nizkih koncentracijah. To so Rb-87, La-138, Ce-142, Sm-147, Lu-176 itd. Neutroni, ki se v naravi srečujejo z mnogimi drugimi radionuklidi, je njihova koncentracija ponavadi zelo nizka. V karieri Oakla v Gabonu v Afriki obstajajo dokazi o obstoju "naravnega reaktorja", v katerem so se pojavile jedrske reakcije. Izčrpanost U-235 in prisotnost fisijskih produktov v bogatem uranovem nanosu kažejo, da se je pred približno 2 milijardi leti prišlo spontano verižna reakcija.

Kljub dejstvu, da so izvirni radionuklidi povsod, je njihova koncentracija odvisna od lokacije. Glavni rezervoar naravna radioaktivnost je litosfera. Poleg tega se v litosferi precej razlikuje. Včasih je to posledica nekaterih vrst spojin in mineralov, včasih - čisto regionalno, z malo korelacije z vrstami kamnin in mineralov.

Porazdelitev primarnih radionuklidov in njihovih hčerinskih izdelkov v naravnih ekosistemov je odvisno od številnih dejavnikov, vključno s kemijskimi lastnostmi radionuklidov, fizičnih dejavnikov ekosistema, kot tudi fiziološke in ekološke atributi flore in favne. Preplavljenje kamnin, njihovih glavnih rezervoarjev, prinaša U, Th in K v tla. V tem prenosu sodelujejo tudi produkti razpadanja Th in U. Od tal K, Ra, malo U in zelo malo Th se absorbirajo rastline. Jih uporabljamo kalij-40 kot tudi stabilno in K. radija, U-238 upadanja proizvod, ki ga obrat, ki se uporablja, ne zato, ker gre za izotop, in ker je kemično podoben kalcija. Absorpcija urana in torija po rastlinah je navadno zanemarljiva, saj so ti radionuklidi ponavadi netopni.

Radon

Najpomembnejši od vseh virov naravnega sevanja je element brez okusa in vonja, nevidni plin, ki je 8-krat težji od zraka, radon. Sestavljen je iz dveh glavnih izotopov: radon-222, eden od produktov razpada U-238 in radon-220, nastal med razpadom Th-232.

Kamnine, tla, rastline, živali oddajajo radon v ozračje. Plin je produkt propadanja radija in je proizveden v katerem koli materialu, ki ga vsebuje. Ker je radon inertni plin, ga lahko oddajajo površine, ki pridejo v stik z atmosfero. Količina radona, ki izvira iz dane kamnine, je odvisna od količine radija in površine. Manjša je pasma, več radona lahko sprosti. Koncentracija Rn v zraku poleg materialov, ki vsebujejo radij, je odvisna tudi od hitrosti gibanja zraka. V kletnih prostorih, jamah in rudnikih, ki imajo slabo kroženje zraka, koncentracije radona lahko dosežejo znatne ravni.

Rn se razpada dovolj hitro in tvori niz hčerinskih radionuklidov. Po nastanku v ozračju se produkti razpadanja radona združujejo z drobnimi prašnimi delci, ki se usedejo na tleh in rastlinah ter jih vdihujejo živali. Ojačitve so še posebej učinkovite pri čiščenju zraka radioaktivnih elementov, vendar pa njihovo odlaganje prispeva tudi trčenje in pogrezanje aerosolnih delcev.

V zmernem podnebju je koncentracija radona v sobi v povprečju približno 5-10 krat višja kot na prostem.

V zadnjih nekaj desetletjih, je človek "umetno" proizvaja več sto radionuklide, ki spremljajo X-ray sevanja vire, lastnosti in aplikacije, ki se uporabljajo v medicini, vojaško, proizvodnja električne energije, in instrumentov raziskovanja rudišč.

Posamezno delovanje umetnih virov sevanja je zelo različno. Večina ljudi dobi sorazmerno majhen odmerek umetnega sevanja, a nekaj več tisoč krat sevanja naravnih virov. Tehnični viri so bolje nadzorovani kot naravni viri.

Rentgenski viri v medicini

V industriji in medicini se praviloma uporabljajo samo čisti radionuklidi, kar omogoča lažje prepoznavanje načinov uhajanja iz skladiščnih prostorov in procesa uporabe.

Uporaba sevanja v medicini je razširjena in potencialno lahko pomembno vpliva. Vključuje vire rentgenskega sevanja, ki se uporabljajo v medicini za:

• diagnostika;
• terapija;
• analitski postopki;
• pacing.

Za diagnozo uporabite tako zaprti vir kot tudi veliko različnih radioaktivnih indikatorjev. Zdravstvene ustanove praviloma ločujejo te aplikacije kot radiologijo in jedrsko medicino.

Je to Rentgenska cev vir ionizirajočega sevanja? Računalniška tomografija in fluorografija sta dobro znani diagnostični postopki, ki se izvajajo s svojo pomočjo. Poleg tega v medicinski radiografiji obstaja veliko uporab o izotopskih virih, vključno z gama in beta, ter eksperimentalnimi nevtronskimi viri za primere, ko Rentgenski stroji neprimeren, neprimeren ali je lahko nevaren. V smislu ekologije radiografsko sevanje ni nevarno, če so njegovi viri še vedno odgovorni in pravilno odstranjeni. V zvezi s tem zgodovina radijskih elementov, iglavcev radona in luminescentnih spojin, ki vsebujejo radium, niso spodbudni.

Na splošno se uporabljajo rentgenski viri na podlagi ⁹⁰Sr ali ¹⁴⁷ Pm. Videz ²⁵²Cf kot prenosni nevtronski generator je nevtronska radiografija na voljo, čeprav je ta metoda še vedno močno odvisna od razpoložljivosti jedrskih reaktorjev.

Jedrska medicina

Glavno nevarnost za okolje predstavljajo radioizotopske nalepke v jedrski medicini in rentgenskih virih. Primeri neželenih učinkov so:

• obsevanje bolnika;
• izpostavljenost bolnišničnega osebja;
• izpostavljenost prevozu radioaktivnih zdravil;
• vpliv v proizvodnem procesu;
• vpliv radioaktivnih odpadkov.

V zadnjih letih se je zmanjšala izpostavljenost pacientov zaradi uvedbe kratkotrajnih izotopov bolj ozkega osredotočenega delovanja in uporabe večjih kolokaliziranih zdravil.

Krajši razpolovni čas zmanjšuje učinek radioaktivnih odpadkov, saj se večina dolgoživih elementov izloca skozi ledvice.

Očitno je, da vpliv na okolje skozi kanalizacijski sistem ni odvisen od tega, ali je pacient v bolnišnici ali se zdravi z ambulantno bolnišnico. Čeprav je večina sproščenih radioaktivnih elementov verjetno kratkotrajna, je kumulativni učinek veliko večji od ravni onesnaženosti vseh združenih jedrskih elektrarn.

Najpogosteje uporabljeni v medicinskih radionuklidih so rentgenski viri:

• ^99mTc - skeniranje lobanje in možganov, možganski krvni Scan, srca, jeter, pljuč, rak ščitnice žleze, placente lokalizacijo;
• ¹³¹I - krvna preiskava, jetrni pregledi, lokalizacija placentov, skeniranje in zdravljenje ščitnice;
• ⁵¹Cr - določanje trajanja obstoja rdečih krvnih celic ali sekvestracije, volumna krvi;
• ⁵⁷Shillingovo sojenje;
• ³²P - metastaze v kostnem tkivu.

Razširjena uporaba analize postopki radioimuno sevanja urina in drugih raziskovalnih metod z uporabo označenih organske spojine znatno povečala uporabo tekočinsko scintilacijsko pripravke a. Organsko fosforno rešitve so običajno na osnovi toluena ali ksilena, predstavljajo dokaj veliko količino tekočine organskih odpadkov, ki jih je treba odstraniti. Predelava v tekoči obliki je potencialno nevarna in okoljsko nesprejemljiva. Iz tega razloga je prednostno sežiganje odpadkov.

Od dolgoživih ³H ali ¹⁴C so zlahka topni v okolju, njihovi učinki so v normalni meji. Toda kumulativni učinek je lahko pomemben.

Druga medicinska aplikacija radionuklidov je uporaba plutonijevih baterij za urejanje spodbujevalnikov. Danes so živi tisoče ljudi, ker ti pripomočki pomagajo delati svoja srca. Zaprti viri ²³⁸Pu (150 GBq) je kirurško implantiran pri bolnikih.

Industrijsko rentgensko sevanje: viri, lastnosti, uporaba

Medicina ni edino področje, na katerem je ta del elektromagnetnega spektra našel uporabo. Pomembna sestavina stanja tehnogenega sevanja so radioizotopi in viri rentgenskih žarkov, ki se uporabljajo v industriji. Primeri takih aplikacij:

• industrijska radiografija;
• merjenje sevanja;
• detektorji dima;
• samo-svetlobni materiali;
• Rentgenska kristalografija;
• skenerji za pregled prtljage in ročne prtljage;
• Rentgenski laserji;
• sinhrotroni;
• ciklononi.

Ker večina teh aplikacij vključuje uporabo inkapsuliranih izotopov, izpostavljenost sevanju nastane med transportom, prenosom, vzdrževanjem in odstranjevanjem.

Ali je rentgenska cev vir ionizirajočega sevanja v industriji? Da, se uporablja v sistemih nezahtevnega nadzora letališč, v študijah kristalov, materialov in konstrukcij, industrijskega nadzora. V zadnjih desetletjih so odmerki izpostavljenosti sevanju v znanosti in industriji dosegli polovico vrednosti tega kazalnika v medicini, zato je prispevek pomemben.

Inkapsulirani viri rentgenskih žarkov sami imajo malo učinka. Toda njihov prevoz in zaskrbljujoče odstranjevanje, ko so izgubili ali pomotoma vrgli v smetnjak. Takšni rentgenski viri so običajno in namestiti v dvojno zatesnjeni kolutov ali valji. Kapsule so iz nerjavečega jekla in zahtevajo periodično testiranje uhajanja. Njihova odstranitev je lahko problem. Kratkožive viri lahko shranite in razpada, vendar tudi v tem primeru, jih je treba ustrezno upoštevati, in preostali aktivni material je treba odstraniti v licenčnim objektu. V nasprotnem primeru je treba kapsule poslati v specializirane ustanove. Njihova debelina določa velikost aktivnega materiala in dela rentgenskim virom.

Lokacije za shranjevanje virov rentgenskih žarkov

Naraščajoča težava je varna razgradnja in dekontaminacija industrijskih območij, kjer so bili v preteklosti shranjeni radioaktivni materiali. V bistvu so to predhodno zgrajena podjetja za predelavo jedrskih materialov, vendar je treba sodelovati v drugih industrijah, kot so tovarne za proizvodnjo samolitastih tritij vsebujočih znakov.

Poseben problem so dolgoročni viri nizkega nivoja, ki so široko razporejeni. Na primer, ²⁴¹Am se uporablja v detektorjih dima. Poleg radona so to glavni vir rentgenskega sevanja v vsakdanjem življenju. Posamično ne predstavljajo nobene nevarnosti, a veliko število jih lahko v prihodnosti predstavlja problem.

Jedrske eksplozije

V zadnjih 50 letih so bili vsi izpostavljeni sevanju zaradi radioaktivnih padavin, ki so jih povzročili preskusi jedrskega orožja. Njihov vrh se je zgodil leta 1954-1958 in leta 1961-1962.

Leta 1963, tri države (ZSSR, ZDA in Velika Britanija) podpisali sporazum o delni prepovedi jedrskih poskusov v atmosferi, oceanih in vesolju. V naslednjih dveh desetletjih, v Franciji in na Kitajskem opravili vrsto veliko manjših poskusov, ki je prenehala leta 1980. Podzemni testih še vedno poteka, vendar pa običajno ne povzročajo padavin.

Radioaktivna kontaminacija po atmosferskih preizkusih pade blizu mesta eksplozije. Delno ostanejo v troposferi in jih prenaša veter po vsem svetu na isti širini. Ko se premikajo, padejo na tla in ostanejo približno mesec dni v zraku. Večina je potisnjena v stratosfero, kjer onesnaženje traja več mesecev in se počasi spušča po celotnem planetu.

Padavine vključuje stotine različnih radionuklidov, vendar le nekaj izmed njih so sposobni delovati na človeško telo, tako da je njihova velikost je zelo majhna, in razpad je hitra. C-14, Cs-137, Zr-95 in Sr-90 so najbolj pomembne.

Zr-95 ima razpolovno dobo 64 dni, Cs-137 in Sr-90 - približno 30 let. Le ogljik-14 z razpolovno dobo 5730 bo še naprej dejaven v daljni prihodnosti.

Atomska energija

Jedrska energija je najbolj sporna za vse antropogene vire sevanja, vendar ima zelo majhen prispevek k vplivu na zdravje ljudi. V normalnem obratovanju jedrski objekti oddajajo majhno količino sevanja v okolje. Od februarja 2016 je v 31 državah sodelovalo 442 civilnih operativnih jedrskih reaktorjev, 66 pa jih je bilo v gradnji. To je le del jedrskega gorivnega cikla. Začne se z ekstrakcijo in mletjem uranove rude in še naprej proizvaja jedrsko gorivo. Ko se uporabljajo v elektrarnah, se gorivne celice včasih reciklirajo za predelavo urana in plutonija. Konec koncev se cikel konča z recikliranjem jedrski odpadki. Na vsaki stopnji tega cikla je možna uhajanje radioaktivnih snovi.

Približno polovica svetovne proizvodnje uranove rude prihaja iz odprtih kamnolomov, druga polovica pa iz rudnikov. Potem je zdrobljen na bližnjih drobilcih, ki proizvajajo veliko količino odpadkov - na stotine milijonov ton. Ti odpadki ostanejo radioaktivni na milijone let po tem, ko podjetje preneha delovati, čeprav obsevanje sevanja predstavlja zelo majhen del naravnega ozadja.

Po tem se uran pretvori v gorivo z nadaljnjo predelavo in čiščenjem v koncentratnih rastlinah. Ti procesi povzročajo onesnaževanje zraka in vode, vendar so precej manjši kot pri drugih stopnjah gorivnega cikla.