Röntgen lähteistä. Onko röntgenputki ionisoivan säteilyn lähteestä?

Koko maapallon elämänhistorian aikana organismit ovat jatkuvasti altistuneet kosmisille säteille ja heidän ilmakehään muodostetuille radionuklideille sekä säteilylle, joka löytyy kaikkialla luonnossa. Nykyaikainen elämä mukautetaan kaikkiin ympäristön piirteisiin ja rajoituksiin, mukaan lukien luonnolliset röntgensäteilylähteet.

Huolimatta siitä, että korkeatasoinen säteily on epäilemättä haitallista organismeille, jotkut radioaktiivisen säteilyn tyypit ovat elämälle tärkeitä. Esimerkiksi säteilyteksti vaikutti kemialliseen ja biologiseen evoluutioprosessiin. Ilmeinen on myös se, että maan ydin lämpö tuotetaan ja ylläpidetään primaaristen luonnollisten radionuklidien lämmönläpäisyn ansiosta.

Kosmiset säteet

Ulko maanpäällisen alkuperän säteily, joka jatkuvasti pommittaa maapalloa, kutsutaan kosmiseksi.

Se, että tämä tunkeutuva säteily osuu planeettamme avaruudesta eikä maanpäällisestä alkuperästä, havaittiin kokeissa ionisaation mittaamiseksi eri korkeuksilla merenpinnasta 9000 metriin. Todettiin, että ionisoivan säteilyn voimakkuus pieneni 700 metrin korkeuteen, Ja sitten nousi nopeasti kiipeämällä. Alkuvaiheen lasku johtuu maanpäällisten gamma-säteiden voimakkuuden vähenemisestä ja kosmisten säteiden lisääntymisestä.

Röntgensäteilyn lähteet avaruudessa ovat seuraavat:

• Galaksien ryhmät;
• Seyfert-galaksit;
• Aurinko;
• tähdet;
• kvasaarit;
• Musta aukot;
• Supernova-jäänteet;
• Valkoiset kääpiöt;
• Tummat tähdet jne.

Todiste tällaisesta säteilystä on esimerkiksi maapallolla havaittujen kosmisten säteiden voimakkuuden lisääntyminen auringon soihdutuksen jälkeen. Mutta valaistus ei ole tärkein osa yleistä virtausta, koska sen vuorokausivaihtelut ovat hyvin pieniä.

Kaksi erilaista säteilyä

Kosmiset säteet on jaettu ensisijaisiin ja toissijaisiin. Säteilyä, joka ei ole vuorovaikutuksessa maapallon ilmakehän, litosfäärin tai hydrosfäärin kanssa, kutsutaan ensisijaiseksi. Se koostuu protoneista (≈ 85%) ja alfa-hiukkasista (≈ 14%), ja paljon pienempiä vuotoja (<1%) raskaampia ydintä. Toissijaiset kosmiset röntgenkuvat, joiden säteilylähteet ovat ensisijainen säteily ja ilmakehä, koostuvat subatomisista hiukkasista, kuten pioneista, muoneista ja elektroneista. Merenpinnan tasolla lähes kaikki havaittu säteily koostuu toissijaisista kosmisista säteilyistä, joista 68% on muoneja ja 30% elektroneja. Alle 1% meriveden virtauksesta koostuu protoneista.

Ensisijaisilla kosmisilla säteillä on pääsääntöisesti suuri kineettinen energia. Ne ovat positiivisesti varautuneita ja vastaanottavat energiaa magneettikentän kiihtyvyyden vuoksi. Ulkotilaa tyhjössä voi ladata suuria hiukkasia pitkään ja kulkea miljoonien valovuosien ajan. Tämän lennon aikana he saavat korkean kineettisen energian, joka on 2-30 GeV (1 GeV = 10 ⁹ eV). Yksittäisten hiukkasten energia on jopa 10 ¹⁰ GeV.

Ensisijaisten kosmisten säteiden suuret energiat antavat heille kirjaimellisesti jakaa atomeja maanpäällisessä ilmakehässä törmäyksen aikana. Yhdessä neutronien, protonien ja subatomisten hiukkasten kanssa voi muodostua kevyitä elementtejä, kuten vetyä, heliumia ja berylliumia. Moneet ladataan aina ja myös nopeasti hajoavat elektroniksi tai positroniksi.

Magneettisuoja

Kosmisten säteiden voimakkuus nousee voimakkaasti korkeimmalle noin 20 km: n korkeudella. 20 km: n etäisyydellä ilmakehän rajalle (jopa 50 km) intensiteetti vähenee.

Säännöllisyys johtuu toissijaisen säteilyn tuotannon kasvusta ilman tiheyden lisääntymisen seurauksena. 20 km: n korkeudessa suurin osa primaarista säteilystä on jo vuorovaikutuksessa, ja voimakkuuden väheneminen 20 km: sta merenpintaan heijastaa toissijaisten säteiden imeytymistä ilmakehästä, mikä vastaa noin 10 metrin vesikerrosta.

Säteilyn voimakkuus liittyy myös leveysasteeseen. Yhdellä korkeudella kosminen vuo kasvaa päiväntasaajalta 50-60 asteen leveydelle ja pysyy vakiona napeihin. Tämä selittyy maan magneettikentän muodon ja primäärisen säteilyenergian jakautumisella. Magneettiset voimajoukot, jotka ulottuvat ilmakehän yli, ovat pääsääntöisesti yhdensuuntaisia maanpinnan kanssa päiväntasaajalla ja kohtisuorassa napeihin nähden. Latautuneet hiukkaset liikkuvat helposti magneettikentän viivoilla, mutta vaikeasti ylittävät sitä poikittaissuunnassa. Pisteistä 60 °: een lähes kaikki primaarinen säteily saavuttaa maapallon ilmakehän, ja päiväntasaajalla vain hiukkaset, joiden energiat ylittävät 15 GeV: n, voivat tunkeutua magneettisen suojan läpi.

Toissijaiset röntgenlähteet

Kosmisten säteiden vuorovaikutuksen seurauksena aineesta tuotetaan jatkuvasti huomattava määrä radionuklideja. Useimmat niistä ovat sirpaleita, mutta osa niistä muodostuu neutronien tai muonien stabiilien atomien aktivoimalla. Radionuklidien luonnollinen tuotanto ilmakehässä vastaa kosmisen säteilyn voimakkuutta korkeudessa ja leveysasteessa. Noin 70% niistä esiintyy stratosfäärissä ja 30% troposfäärissä.

H-3 ja C-14 lukuun ottamatta radionuklideja esiintyy tavallisesti hyvin pieninä pitoisuuksina. Tritium laimennetaan ja sekoitetaan veden ja H-2: n kanssa ja C-14 yhdistetään hapen kanssa muodostaen CO _{2: n} , joka sekoitetaan ilmakehän hiilidioksidin kanssa. Carbon-14 tunkeutuu kasveihin fotosynteesin prosessissa.

Maapallon säteily

Maan maaperästä muodostetuista monista radionuklideista vain muutamilla on puoliintumisaika, tarpeeksi kauan selittää nykyinen olemassaolo. Jos planeettamme muodostui noin 6 miljardia vuotta sitten, niin jotta pysyisivät mitattavissa määrin, se kesti puoliintumisaikaa vähintään 100 miljoonaa vuotta. Tunnetuista primäärisistä radionuklideista kolme on tärkeintä. Röntgensäteilylähde on K-40, U-238 ja Th-232. Uraani ja torium muodostavat kukin hajoamistuotteen, joka on lähes aina alkuperäisen isotoopin läsnäollessa. Vaikka monet tytär-radionuklidit ovat lyhytaikaisia, ne ovat yleisiä ympäristössä, koska ne muodostuvat jatkuvasti pitkäikäisistä lähtöaineista.

Muut tärkeät, pitkäikäiset röntgensäteilylähteet, lyhyesti sanottuna, ovat erittäin alhaisissa pitoisuuksissa. Nämä ovat Rb-87, La-138, Ce-142, Sm-147, Lu-176 jne. Luonnossa esiintyvät neutronit muodostavat monia muita radionuklideja, mutta niiden pitoisuus on yleensä hyvin alhainen. Oaklon urakehityksessä Gabonissa Afrikassa on todisteita "luonnollisen reaktorin" olemassaolosta, jossa ydinreaktiot tapahtuivat. U-235: n ehtyminen ja fissiotuotteiden läsnäolo rikas uraanikerrostumissa osoittavat, että noin 2 miljardia vuotta sitten tapahtui spontaania ketjureaktiota.

Huolimatta siitä, että alkuperäiset radionuklidit ovat kaikkialla, niiden pitoisuus riippuu sijainnista. Luonnon radioaktiivisuuden tärkein säiliö on litosfääri. Lisäksi se vaihtelee huomattavasti litosfäärin sisällä. Joskus tämä johtuu tietyntyyppisistä yhdisteistä ja mineraaleista, joskus - puhtaasti alueellisista, lievässä korrelaatiossa kivi- ja mineraalityyppien kanssa.

Ensisijaisten radionuklidien ja heidän tyttärensä hajoamistuotteiden jakautuminen luonnon ekosysteemeihin riippuu monista tekijöistä, mukaan lukien nuklidien kemialliset ominaisuudet, ekosysteemin fyysiset tekijät sekä kasviston ja eläimistön fysiologiset ja ekologiset ominaisuudet. Kalliot, niiden pääsäiliö, toimittavat maaperälle U: n, Th: n ja K: n. Th: n ja U: n hajoamistuotteet ovat myös mukana tässä lähetyksessä. Maaperästä K, Ra, pienet U-kasvit ja hyvin harvat Th-kasvit assimiloivat kasveja. Ne käyttävät kalium-40: ta samoin kuin vakaata K. Radium, U-238: n hajoamistuotetta, jota laitos käyttää, ei siksi että se on isotooppi, vaan koska se on kemiallisesti lähellä kalsiumia. Uraanin ja toriumin imeytyminen kasveissa on yleensä merkityksetön, koska nämä radionuklidit ovat yleensä liukenemattomia.

radon

Tärkeimmät luonnollisen säteilyn lähteet ovat elementti, jolla ei ole makua ja tuoksua, näkymättömiä kaasuja, jotka ovat 8 kertaa raskaampia kuin ilman, radon. Se koostuu kahdesta pääasiallisesta isotoopista - radon-222, yksi U-238: n hajoamistuotteista ja radon-220: sta, joka muodostui Th-232: n hajoamisen aikana.

Kivet, maa, kasvit, eläimet tuottavat radonia ilmakehään. Kaasu on tuote radioumman hajoamisesta ja sitä tuotetaan mistä tahansa materiaalista, joka sisältää sen. Koska radoni on inerttiä kaasua, se voidaan päästää ilmakehään joutuvilla pintoilla. Tietystä kalliomassasta peräisin olevan radonin määrä riippuu radiumin ja pinta-alan määrästä. Mitä pienempi kivi, sitä enemmän radonia se voi vapauttaa. Rn: n pitoisuus ilmassa säteilyä sisältävien materiaalien vieressä riippuu myös ilmaliikenteen nopeudesta. Niissä kellareissa, luolissa ja kaivoksissa, joissa on huono ilmavirta, radonpitoisuudet voivat saavuttaa merkittäviä määriä.

Rn hajoaa riittävän nopeasti ja muodostaa sarjan tyttäriä radionuklideja. Ilmakehän muodostumisen jälkeen radonin hajoamistuotteet yhdistyvät pölyn hienoja hiukkasia, jotka asettuvat maaperään ja kasveihin, ja eläimet myös hengittävät niitä. Sateet ovat erityisen tehokkaita radioaktiivisten elementtien ilmaa puhdistaen, mutta aerosolihiukkasten törmäys ja sakeutuminen edesauttavat myös niiden kertymistä.

Maltillisessa ilmastossa huoneen radonpitoisuus on keskimäärin noin 5-10 kertaa suurempi kuin ulkona.

Viime vuosikymmeninä ihminen "keinotekoisesti" tuotti useita satoja radionuklideja, samanaikaisesti röntgensäteilyä, lähteitä, ominaisuuksia, joita käytetään lääketieteessä, armeijassa, energiantuotannossa, instrumentoinnissa ja mineraalien etsinnässä.

Luonnonvaraisten säteilylähteiden yksittäinen vaikutus vaihtelee suuresti. Useimmat ihmiset saavat suhteellisen pienen keinotekoisen säteilyannoksen, mutta luonnollisten lähteiden säteilyä on useita tuhansia kertoja. Teknoidiset lähteet ovat paremmin hallinnassa kuin luonnolliset lähteet.

Röntgenlähteet lääketieteessä

Teollisuudessa ja lääketieteessä käytetään pääsääntöisesti vain puhtaita radionuklideja, joiden avulla on helpompi tunnistaa tapoja vuotaa varastointipaikoista ja käyttöprosessista.

Säteilyn käyttö lääketieteessä on yleistä ja mahdollisesti voi olla merkittävä vaikutus. Se sisältää lääketieteessä käytettävät röntgenlähteet:

• diagnostiikka;
• terapia;
• Analyyttiset menettelyt;
• vauhdista.

Diagnoosiin käytetään sekä suljettuja lähteitä että monenlaisia radioaktiivisia indikaattoreita. Lääketieteelliset laitokset erottavat pääsääntöisesti radiologian ja ydinlääketieteen sovellukset.

Onko röntgenputki ionisoivan säteilyn lähde? Tietokonetomografia ja fluorografia ovat tunnettuja diagnostisia toimenpiteitä, jotka suoritetaan sen avulla. Lisäksi lääketieteellisessä radiografiassa isotooppilähteitä, kuten gamma- ja beeta-tekijöitä, ja kokeellisia neutronilähteitä on monia käyttötapoja tapauksissa, joissa röntgenlaitteet ovat epämukavia, sopimattomia tai vaarallisia. Ekologian osalta röntgenkuvaus ei ole vaarallista, kunhan sen lähteet ovat edelleen vastuussa ja hävitettävissä asianmukaisesti. Tässä suhteessa radiaalisten elementtien, radon-neulojen ja radiumia sisältävien luminoivien yhdisteiden historia ei ole rohkaiseva.

Yleensä röntgenlähteitä käytetään ⁹⁰ Sr: n tai ¹⁴⁷ Pm: n perusteella. ²⁵² Cf: n kannettavien neutronigeneraattoreiden ulkonäön ansiosta neutroniröntgen on yleisesti saatavilla, vaikka tämä menetelmä riippuu yleensä vahvasti ydinreaktoreiden saatavuudesta.

Ydinlääketiede

Suurin ympäristövaara on ydinlääketieteen ja röntgensäteilyn radioisotooppilevyt. Esimerkkejä haittavaikutuksista ovat:

• Potilaan säteilytys;
• Sairaalan henkilökunnan altistuminen;
• Altistuminen radioaktiivisten lääkkeiden kuljetukselle;
• Vaikutus tuotantoprosessiin;
• Altistuminen radioaktiiviselle jätteelle.

Viime vuosina on ollut taipumusta vähentää potilaan altistumista johtuen lyhytaikaisempien isotooppien käyttöönotosta tiukemmin keskitetysti ja käyttämällä voimakkaammin keskittyneitä valmisteita.

Lyhyempi puoliintumisaika vähentää radioaktiivisen jätteen vaikutusta , koska suurin osa pitkäikäisistä elementeistä erittyy munuaisten kautta.

Ilmeisesti vaikutukset ympäristöön viemärijärjestelmän kautta eivät riipu siitä, onko potilas sairaalassa vai hoidetaan avohoidossa. Vaikka suurin osa vapautetuista radioaktiivisista aineista todennäköisesti on lyhytaikaista, kumulatiivinen vaikutus ylittää huomattavasti kaikkien ydinvoimaloiden pilaantumisen.

Yleisimmin käytettyjä lääketieteen radionuklideja ovat röntgenlähteet:

• ^99m Tc - kallon ja aivojen skannaus, aivoveren skannaus, sydämen skannaus, maksa, keuhkot, kilpirauhaset, istukan lokalisointi;
• ¹³¹ I - veri, maksa-analyysi, istukan lokalisointi, kilpirauhanen skannaus ja hoito;
• ⁵¹ cr - punasolujen olemassaolon kesto tai sekvensointi, veren määrä;
• ⁵⁷ Shillerin kotelo;
• ³² P - metastaasit luukudoksessa.

Radioimmunoanalyysimenetelmien laajamittainen soveltaminen, virtsan säteilyanalyysi ja muut tutkimusmenetelmät käyttäen merkittyjä orgaanisia yhdisteitä on merkittävästi lisännyt nestemäisten tuikelääkkeiden käyttöä. Orgaaniset fosforin liuokset, jotka perustuvat yleensä tolueeniin tai ksyleeniin, muodostavat melko suuren nestemäisen orgaanisen jätteen määrän, joka on hävitettävä. Nestemäisen käsittelyn käsittely on mahdollisesti vaarallista ja ympäristölle mahdoton hyväksyä. Tästä syystä polttaminen on edullista.

Koska pitkäikäiset ³ N tai ¹⁴ C ovat helposti liukoisia ympäristöön, niiden vaikutus on normaalialueella. Mutta kumulatiivinen vaikutus voi olla merkittävä.

Radionuklidien toinen lääketieteellinen käyttö on plutoniumakkujen käyttö tehoautomalleille. Tuhannet ihmiset ovat elossa tänään, koska nämä laitteet auttavat toimimaan sydämensä. ²³⁸ Pu: n (150 GBq) suljettuja lähteitä implantoidaan kirurgisesti potilaille.

Teollinen röntgensäteily: lähteet, ominaisuudet, sovellukset

Lääke ei ole ainoa alue, jolla tämä sähkömagneettisen spektrin osa on löytänyt sovelluksen. Merkittävä osa teknogeenisen säteilyn tilasta ovat teollisuudessa käytettävien röntgensäteiden radioisotoopit ja lähteet. Esimerkkejä tällaisista sovelluksista:

• Teollinen radiografia;
• Säteilyn mittaus;
• Savunilmaisimet;
• Itsevalaisevat materiaalit;
• Röntgenkristallografia;
• Matkatavarat ja käsimatkatavaratarkastukset;
• Röntgenlaserit;
• synkrotronista;
• cyclotrons.

Koska suurin osa näistä sovelluksista käytetä kapseloitu isotooppien säteilytys tapahtuu kuljetuksen aikana, siirto, kunnossapito ja hyödyntäminen.

Onko röntgenputki ionisoivan säteilyn lähteestä teollisuudessa? Kyllä, sitä käytetään ei-hajottavan lentokentän ohjausjärjestelmät, Crystal tutkimukseen, materiaalit ja rakenteet, teollinen tarkastus. Kuluneen vuosikymmenen aikana, annos säteilyaltistuksen tieteen ja teollisuuden ovat saavuttaneet puolet Indikaattorin arvo lääketieteessä; Näin ollen, on merkittävä osuus.

Kapseloitu röntgensädelähteitä itsessään on hyvin vähän vaikutusta. Mutta niiden kuljetus ja jätehuolto hälyttävä, kun ne katoavat tai vahingossa heitetty romukoppaan. Kuten X-ray lähteistä ovat yleensä toimitetaan ja asennetaan kaksinkertainen suljettu levyjen tai sylinterien. Kapselit on valmistettu ruostumattomasta teräksestä ja vaativat jaksottaista tarkastus vuotoja. Kierrätys voi olla ongelma. Lyhytikäisiä lähteet voivat tallentaa ja rappeutuminen, mutta tässäkin tapauksessa ne olisi otettava asianmukaisesti huomioon, ja loput aktiivinen materiaali on hävitettävä hyväksytyssä laitokseen. Muussa tapauksessa kapselit tulee lähettää erikoistuneet laitokset. Niiden paksuus määrittää koko aktiivisen materiaalin ja röntgensäteilyn lähde osa.

Tallennustilaa röntgensädelähteitä

Kasvava ongelma on turvallisesti käytöstä ja puhdistuksesta teollisuuslaitosten joissa radioaktiivisia materiaaleja tallennettu aiemmin. Pohjimmiltaan se on aiemmin rakennettu yritysten käsittelyyn ydinmateriaalien, mutta on oltava osa muilla teollisuudenaloilla, kuten tehtaiden tuotantoa itse valon tritiumia merkkejä.

Erityinen ongelma on pitkäikäinen matalan tason lähteistä, jotka ovat levinneet laajalti. Esimerkiksi, ²⁴¹ Am käytetään palovaroitin. Lisäksi radon on tärkein röntgensädelähteitä kotona. Yksilöllisesti ne eivät aiheuta vaaraa, mutta merkittävä osa niistä voi olla ongelma tulevaisuudessa.

ydinräjäytykset

Kuluneiden 50 vuosi, kukin oli alistetaan säteilyn radioaktiivisen laskeuman aiheuttama ydinasekokeiden. Ne oli huipussaan vuonna 1954-1958 ja 1961-1962 vuotta.

Vuonna 1963 kolme maata (Neuvostoliiton, USA ja Iso-Britannia) allekirjoittivat sopimuksen osittaisesta kieltämisestä ydinkokeet ilmakehässä, valtamerissä ja ulkoavaruuteen. Yli kahden seuraavan vuosikymmenen aikana, Ranskassa ja Kiinassa toteutettiin useita paljon pienempi tutkimuksissa, mikä lopetti vuonna 1980. Maanalainen testejä vielä käydään, mutta ne eivät yleensä aiheuta sademäärä.

Radioaktiivinen saastuminen jälkeen ilmakehän testien pudota lähellä sivusto räjähdyksen. Osittain ne jäävät troposfäärissä ja kuljetetaan tuuli kaikkialla maailmassa samalla leveysasteella. Kun siirrymme, ne putoavat maahan, oleskelee noin kuukausi ilmassa. Mutta parasta työnnetään stratosfäärissä, jossa saastuminen on edelleen monta kuukautta, ja laskea hitaasti ympäri planeettaa.

Laskeumat sisältää satoja erilaisia radionuklideja, mutta vain harvat niistä pystyvät toimimaan ihmiskehoon, joten niiden koko on hyvin pieni, ja rappeutuminen on nopeaa. C-14, Cs-137, Zr-95 ja Sr-90 ovat merkittävin.

Zr-95 on puoli-elämän 64 päivä, ja Cs-137 ja Sr-90 - noin 30 vuosi. Vain hiili-14, jossa on puoli elämää 5730 vuotta pysyy aktiivisena kaukaisessa tulevaisuudessa.

ydinenergia

Ydinenergia on kiistanalaisin kaikista ihmisen aiheuttamien säteilylähteitä, mutta se on hyvin pieni osuus vaikutusta ihmisen terveyteen. Normaalissa ydinvoimalat päästävät ympäristöön pieni määrä säteilyä. Helmikuun 2016 oli 442 toimii siviili- ydinreaktorien 31 maassa, ja toinen 66 on rakenteilla. Tämä on vain osa tuotantosyklin ydinpolttoaineen. Se alkaa tuotanto ja jauhaminen uraanimalmi ja laajentaa valmistuksen ydinpolttoainetta. Käytön jälkeen voimaloissa Polttokennot käsitellään joskus talteenottoon uraanin ja plutoniumin. Lopuksi sykli päättyy ydinjätteen. Kussakin vaiheessa tämä aika voi vuotaa radioaktiivisia aineita.

Noin puolet maailman tuotannosta uraanin malmin tulee avolouhoksella, toinen puoli - kaivoksista. Sen jälkeen jauhettiin lähellä tehtailla tuottavat suuria määriä jätettä - satoja miljoonia tonneja. Tämä jäte pysyy radioaktiivinen miljoonien vuosien kuluttua yhtiö lopettaa työnsä, vaikka säteilyikkunan on hyvin Pieni osa luonnon tausta.

Sen jälkeen, uraani muunnetaan polttoaineen jatkokäsittelyyn ja puhdistuksen keskittämällä tehtailla. Nämä prosessit johtavat ilman ja veden saastumista, mutta ne ovat paljon vähemmän kuin muissa vaiheissa polttoainekierron.