что такое активность радионуклида
Радионуклиды
Ученые называют радионуклидами атомы, которые объединены в группу и обладают свойством радиоактивности, конкретным массовым числом, атомным номером и энергетическим статусом ядра. Радионуклиды активно используются во всех областях техники, науки и прочих сферах народного хозяйства. В медицине радионуклиды применяются в процессе диагностики разных заболеваний, для проведения стерилизации лекарств и инструментов.
Основные радионуклиды
Разные свойства радиоактивных изотопов позволяют отнести их к разным категориям. Рассмотрим наиболее главные из них. Радиоизотопы классифицируют на:
По стабильности ядра выделяют:
Последнее время все большей популярностью пользуются радиоизотопы, период полного распада которых составляет лишь несколько минут. Таким образом, они являются наиболее безопасными.
По уровню радиационной токсичности все радионуклиды делят на 4 класса:
Источники радионуклидов
Экосистемы нашей планеты сильно загрязнены техногенными радионуклидами из различных источников:
Удельная активность радионуклидов
Объем радиоактивного вещества принято измерять не только единицами массы, то есть граммами, миллиграммами, но и уровнем активности. Активность радионуклида – это количество ядерных превращений (распадов) в единицу времени. С ростом ядерных превращений определенного вещества в секунду, возрастает и уровень его активности, а вместе с этим и опасность для человека.
За единицу активности в системе СИ принимают распад в секунду (расп/с). Полученную таким образом единицу называют беккерель (Бк). Следовательно, 1 Бк равен 1 расп/с.
Однако, наиболее популярной внесистемной единицей активности является кюри (Ки). При этом 1 Ки равен 3,7•1010 Бк, что соответствует уровню активности 1 г радия.
Влияние радионуклидов на организм
Радиоактивные изотопы классифицируют на 4 группы в зависимости от места накопления в организме человека:
Радиоактивные изотопы, попавшие в организм человека, становятся причиной остановки роста и деления клеток, приводят к повреждению естественных биохимических циклов, нарушению структурных связей ДНК, деструкции генетического кода. Все это приводит не только к формированию злокачественных опухолей, но и к генетическим изменениям и передаче заболеваний потомкам. 
Самое большое количество радионуклидов выделено в хлебобулочных изделиях. За ними идет молоко и молочные продукты, а потом овощи и фрукты. Наименьшее количество радиоизотопов находится в мясных и рыбных продуктах. Следовательно, продукты животного происхождения чище растительных. В морской воде меньше радиоактивных элементов, чем в пресной. Минимальное количество изотопов находят в артезианских водах.
Существуют ли продукты, которые обладают антирадиационным действием и ускоряют вывод изотопов из тканей организма? Конечно. К таким продуктам относят:
Активность радионуклида
АКТИВНОСТЬ РАДИОНУКЛИДА — мера радиоактивности (далее — А.). Для определенного количества радионуклида в определенном энергетическом состоянии в заданный момент времени А. определяется по формуле
где dN — ожидаемое число спонтанных ядерных превращений (распадов радиоактивных ядер нуклида) от данного энергетического уровня за интервал времени dt.
Смотреть что такое «Активность радионуклида» в других словарях:
активность радионуклида — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN radionuclide activity … Справочник технического переводчика
активность радионуклида А, Бк — 3.1 активность радионуклида А, Бк: Отношение числа самопроизвольных превращений ядер DN данного радионуклида за время Dt, с, к этому интервалу времени A = DN/Dt. (1) Источник: ГОСТ … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
активность радионуклида, Бк — 3.1.1 активность радионуклида, Бк: Отношение числа самопроизвольных превращений ядер данного радионуклида, происходящих за интервал времени к этому интервалу времени. Источник: ГОСТ Р 54038 2010: Почвы. Метод определения Cs 137 оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Активность радионуклида в источнике — мера радиоактивности какого либо количества радионуклида, находящегося в данном энергетическом состоянии в данный момент времени. Единицей активности в СИ служит распад в секунду (расп/с). Этой единице присвоено наименование беккерель Бк, 1 Бк =… … Официальная терминология
Активность радионуклида удельная — Удельная активность радионуклида отношение активности данного радионуклида в представительной пробе к массе пробы в воздушно сухом состоянии (Бк/единица массы). Источник: Приказ Рослесхоза от 16.03.2009 N 81 Об утверждении методических… … Официальная терминология
активность радионуклида в источнике; A — 3.1 активность радионуклида в источнике; A : Отношение числа спонтанных ядерных переходов dN из определенного энергетического состояния ядра радионуклида в источнике за интервал времени dt, к этому интервалу Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Активность радионуклида (радионуклидов) в источнике — 4. Активность радионуклида (радионуклидов) в источнике По ГОСТ 15484 81 Источник: ГОСТ 20.57.401 77: Источники излучения радионуклидные. Номенклатура показателей назначения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
удельная активность радионуклида в радиоактивном препарате — Отношение активности основного радионуклида к массе радиоактивного препарата. Примечание Удельная активность радионуклида в радиоактивном препарате, рассчитанная на элемент: отношение активности основного радионуклида к массе данного химического… … Справочник технического переводчика
молярная активность радионуклида в радиоактивном препарате — Отношение активности основного радионуклида к молярной массе его соединения. [ГОСТ Р 50854 96] Тематики препараты радиоактивные EN molar activity … Справочник технического переводчика
объемная активность радионуклида в радиоактивном препарате — Отношение активности основного радионуклида к объему радиоактивного препарата. [ГОСТ Р 50854 96] Тематики препараты радиоактивные EN activity volume … Справочник технического переводчика
Активность радионуклида. Единицы активности
Вещество считается радиоактивным, или оно содержит в своем составе радионуклиды и в нем идет процесс радиоактивного распада. Количество радиоактивного вещества обычно определяют не единицами массы (грамм, миллиграмм и т.п.), а активностью данного вещества.
Активность вещества определяется интенсивностью или скоростью распада его ядер. Активность пропорциональна числу радиоактивных атомов, содержащихся в данном веществе, т.е. возрастает с увеличением количества данного вещества. Активность – это мера количества радиоактивного вещества, которая выражается числом радиоактивных превращений (распадов ядер) в единицу времени. Так как скорость распада радиоактивных изотопов различна, то одинаковые по массе радионуклиды имеют различную активность. Чем больше ядер распадается в единицу времени, тем выше активность. Активность измеряется обычно в распадах в секунду. За единицу активности в Международной системе единиц (СИ) принят один распад в секунду. Эта единица названа в честь Анри Беккереля, открывшего впервые явление естественной радиоактивности в 1896 году, беккерелем (Бк). 1 Бк – такое количество радионуклида, в котором за одну секунду происходит один распад. Так как беккерель очень малая величина, то используют кратные величина : кБк – калобеккерель (103 Бк), МБк – мегабеккерель (106 Бк), ГБк – гигабеккерель (109 Бк).
Внесистемной единицей активности является кюри (Ки). Кюри – это такая активность, когда число радиоактивных распадов в секунду равно
3,7 х 1010 (37 млрд. расп./с). Кюри соответствует активности 1г радия. Так как кюри очень большая величина, то обычно употребляют производные величины: мКи – милликюри (тясячная доля кюри) – 3,7 х 107 расп/с; мкКи – микрокюри (миллионная доля кюри) – 3,7 х 104 расп/с; нКи – нанокюри (миллиардная доля кюри) – 3,7х10 расп/с.
Зная активность в беккерелях, не трудно перейти к активности в кюри и наоборот:
1 Ки = 3,7 х 1010 Бк = 37 гигабеккерель;
1 мКи = 3,7 х 107 Бк = 37 мегабеккерель;
1 мКиКи = 3,7 х 104 Бк = 37 килобеккерель;
1 Бк = 1 расп/с = 2,7 х 10-11 Ки.
На практике часто пользуются числом распадов в минуту.
1 Ки = 2,22 х 1012 расп/мин.
1 мКи = 2,22 х 109 расп/мин.
1 мКи = 2,22 х 106 расп/мин.
При измерении активности радиоактивного образца ее обычно относят к массе, объему, площади поверхности или длине. Различают следующие виды активности радионуклида. Удельная активность – это активность, приходящаяся на единицу массы вещества (активность, отнесенная к единице массы) – Бк/кг, Ки/кг. Объемная активность – это активность, приходящаяся на единицу объема – Бк/л, Ки/л, Бк/м3, Ки/м3. В случае распределения радионуклидов на поверхности активность называется поверхностной (отношение активности радионуклида, на которой находится радионуклид) – Бк/м2, Ки/м2. Для характеристики загрязнения территории применяется величина Ки/км2. Естественная радиоактивность калия-40 в почве соответствует 5мКи/км2 (200 Бк/м2). При загрязнении местности в
40 Ки/км2 по цезию-137 на 1м2 поверхности размещается 2000000 млрд. ядер, или 0,455 микрограмм цезия-137. Линейная активность радионуклида – отношение активности радионуклида, содержащегося на длине отрезка к его длине.
Подсчитаем массу 131J с периодом полураспада 8,05 дней для создания активности в 1 кюри.
М = 8,86 х 10-14 х 131 х 8,05 х 24 х 3600 х 1 = 0,000008 г. Для стронция-90 масса равна 0,0073, плутония-239 – 16,3 г, урана-238 – 3 т. Возможно вычислить активность в беккерелях или кюри радионуклида при известной его массе: а0 = l x m/ (А х Т 1/2), где l- параметр, обратный константе «к». При Т½ измеренных в секундах, а активности – в беккерелях,
l = 4,17 х 1023, при активности в Ки l = 1,13 х 1013 Так, активность 32,6 г плутония- 239 равно
а0 = 1,13 х 1013 х 32,6 (239 х 24300 х 365 х 24 х 3600)=2 Ки,
а0= 4,17 х 1013 х 32,6 ( 239 х 24300 х 365 х 24 х 3600)= 7,4 х 1010 Бк.
Биологическое действие радиации обусловлено ионизацией облучаемой биологической среды. На процесс ионизации излучение растрачивает свою энергию. Т.е. в результате взаимодействия излучения с биологической средой живому организму передается определенная величина энергии. Часть излучения, которая пронизывает облучаемый объект (без поглощения ), действия на него не оказывает. Радиационный эффект зависит от многих факторов: количества радиоактивности снаружи и внутри организма, пути ее поступления, вида и энергии излучения при распаде ядер, биологической роли облучаемых органов и тканей т.д. Объективным показателем, увязывающем все эти разнообразные факторы, является количество поглощенной энергии излучения от ионизации, которую эта энергия производит в массе вещества.
Для того, чтобы предсказать величину радиационного эффекта, нужно научиться измерять интенсивность воздействия ионизирующего излучения. А это можно сделать, измерив поглощенную в объекте энергию или суммарный заряд образовавшихся при ионизации ионов. Эта величина поглощенной энергии получила название дозы.
Активность источника ионизирующего излучения: разбираемся в сути
У этого термина существуют и другие значения, см. Активность.
Акти́вность радиоакти́вного исто́чника — число элементарных радиоактивных распадов в единицу времени.
Производные величины
Удельная активность — активность, приходящаяся на единицу массы вещества источника.
Объёмная активность — активность, приходящаяся на единицу объёма источника. Удельная и объёмная активности используются, как правило, в случае, когда радиоактивное вещество распределено по объёму источника.
Поверхностная активность — активность, приходящаяся на единицу площади поверхности источника. Эта величина применяется для случаев, когда радиоактивное вещество распределено по поверхности источника.
Что такое ионизирующее излучение?
Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа). Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.
Все радионуклиды уникальным образом идентифицируются по виду испускаемого ими излучения, энергии излучения и периоду полураспада.
Активность, используемая в качестве показателя количества присутствующего радионуклида, выражается в единицах, называемых беккерелями (Бк): один беккерель — это один акт распада в секунду. Период полураспада — это время, необходимое для того, чтобы активность радионуклида в результате распада уменьшилась наполовину от его первоначальной величины. Период полураспада радиоактивного элемента — это время, в течение которого происходит распад половины его атомов. Оно может находиться в диапазоне от долей секунды до миллионов лет (например, период полураспада йода-131 составляет 8 дней, а период полураспада углерода-14 — 5730 лет).
Единицы измерения активности
В Международной системе единиц (СИ) единицей активности является беккерель (русское обозначение: Бк; международное: Bq); 1 Бк = с−1. В образце с активностью 1 Бк происходит в среднем 1 распад в секунду.
Внесистемными единицами активности являются:
Удельная активность измеряется в беккерелях на килограмм (Бк/кг, Bq/kg), иногда Ки/кг и т. д. Системная единица объёмной активности — Бк/м³, часто используются также Бк/л. Системная единица поверхностной активности — Бк/м², часто используются также Ки/км² (1 Ки/км² = 37 кБк/м²).
Существуют также устаревшие внесистемные единицы измерения объёмной активности (применяются только для альфа-активных нуклидов, обычно газообразных, в частности для радона):
Воздействие ионизирующего излучения
Воздействие излучения может быть внутренним или внешним и может происходить различными путями.
Внутренне воздействие ионизирующего излучения происходит, когда радионуклиды вдыхаются, поглощаются или иным образом попадают в кровообращение (например, в результате инъекции, ранения). Внутреннее воздействие прекращается, когда радионуклид выводится из организма либо самопроизвольно (с экскрементами), либо в результате лечения.
Внешнее радиоактивное заражение может возникнуть, когда радиоактивный материал в воздухе (пыль, жидкость, аэрозоли) оседает на кожу или одежду. Такой радиоактивный материал часто можно удалить с тела простым мытьем.
Воздействие ионизирующего излучения может также произойти в результате внешнего излучения из соответствующего внешнего источника (например, такое как воздействие радиации, излучаемой медицинским рентгеновским оборудованием). Внешнее облучение прекращается в том случае, когда источник излучения закрыт, или когда человек выходит за пределы поля излучения.
Люди могут подвергаться воздействию ионизирующего излучения в различных обстоятельствах: дома или в общественных местах (облучение в общественных местах), на своих рабочих местах (облучение на рабочем месте) или в медицинских учреждениях (пациенты, лица, осуществляющие уход, и добровольцы).
Воздействие ионизирующего излучения можно классифицировать по трем случаям воздействия.
Первый случай — это запланированное воздействие, которое обусловлено преднамеренным использованием и работой источников излучения в конкретных целях, например, в случае медицинского использования излучения для диагностики или лечения пациентов, или использование излучения в промышленности или в целях научных исследований.
Второй случай — это существующие источники воздействия, когда воздействие излучения уже существует и в случае которого необходимо принять соответствующие меры контроля, например, воздействие радона в жилых домах или на рабочих местах или воздействие фонового естественного излучения в условиях окружающей среды.
Последний случай — это воздействие в чрезвычайных ситуациях, обусловленных неожиданными событиями, предполагающими принятие оперативных мер, например, в случае ядерных происшествий или злоумышленных действий.
На медицинское использование излучения приходится 98% всей дозы облучения из всех искусственных источников; оно составляет 20% от общего воздействия на население. Ежегодно в мире проводится 3 600 миллионов радиологических обследований в целях диагностики, 37 миллионов процедур с использованием ядерных материалов и 7,5 миллиона процедур радиотерапии в лечебных целях.
Вычисление активности источника
Зная период полураспада (T1/2) и молярную массу (μ) вещества, из которого состоит образец, а также массу m самого образца, можно вычислить значение числа распадов, произошедших в образце за период времени t по следующей формуле (полученной из уравнения радиоактивного распада):
где — начальное количество ядер. Активность равна (с точностью до знака) производной по времени от N(t):
Если период полураспада велик по сравнению с временем измерений активность можно считать постоянной. В этом случае формула упрощается:
При этом удельная активность
Величина называется константой распада (или постоянной распада) радионуклида. Обратная ей величина называется временем жизни (совпадает с периодом полураспада с точностью до коэффициента 1/ln 2 ≈ 1/0,69 ≈ 1,44; её физический смысл — время, в течение которого количество радионуклида уменьшается в е раз).
Зачастую на практике приходится решать обратную задачу — определять период полураспада радионуклида, из которого состоит образец. Один из методов решения этой задачи, подходящий для коротких периодов полураспада, — измерения активности исследуемого препарата через различные промежутки времени. Для определения длинных периодов полураспада, когда активность за время измерения практически постоянна, необходимо измерить активность и количество атомов распадающегося радионуклида:
Последствия ионизирующего излучения для здоровья
Радиационное повреждение тканей и/или органов зависит от полученной дозы облучения или поглощенной дозы, которая выражается в грэях (Гр).
Эффективная доза используется для измерения ионизирующего излучения с точки зрения его потенциала причинить вред. Зиверт (Зв) — единица эффективной дозы, в которой учитывается вид излучения и чувствительность ткани и органов.
Она дает возможность измерить ионизирующее излучение с точки зрения потенциала нанесения вреда. Зв учитывает вид радиации и чувствительность органов и тканей.
Зв является очень большой единицей, поэтому более практично использовать меньшие единицы, такие как миллизиверт (мЗв) или микрозиверт (мкЗв). В одном мЗв содержится тысяча мкЗв, а тысяча мЗв составляют один Зв. Помимо количества радиации (дозы), часто полезно показать скорость выделения этой дозы, например мкЗв/час или мЗв/год.
Выше определенных пороговых значений облучение может нарушить функционирование тканей и/или органов и может вызвать острые реакции, такие как покраснение кожи, выпадение волос, радиационные ожоги или острый лучевой синдром. Эти реакции являются более сильными при более высоких дозах и более высокой мощности дозы. Например, пороговая доза острого лучевого синдрома составляет приблизительно 1 Зв (1000 мЗв).
Если доза является низкой и/или воздействует длительный период времени (низкая мощность дозы), обусловленный этим риск существенно снижается, поскольку в этом случае увеличивается вероятность восстановления поврежденных тканей. Тем не менее риск долгосрочных последствий, таких как рак, который может проявиться через годы и даже десятилетия, существует. Воздействия этого типа проявляются не всегда, однако их вероятность пропорциональна дозе облучения. Этот риск выше в случае детей и подростков, так как они намного более чувствительны к воздействию радиации, чем взрослые.
Эпидемиологические исследования в группах населения, подвергшихся облучению, например людей, выживших после взрыва атомной бомбы, или пациентов радиотерапии, показали значительное увеличение вероятности рака при дозах выше 100 мЗв. В ряде случаев более поздние эпидемиологические исследования на людях, которые подвергались воздействию в детском возрасте в медицинских целях (КТ в детском возрасте), позволяют сделать вывод о том, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах (в диапазоне 50-100 мЗв).
Дородовое воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга плода при сильной дозе, превышающей 100 мЗв между 8 и 15 неделей беременности и 200 мЗв между 16 и 25 неделей беременности. Исследования на людях показали, что до 8 недели или после 25 недели беременности связанный с облучением риск для развития мозга плода отсутствует. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака у плода после воздействия облучения аналогичен риску после воздействия облучения в раннем детском возрасте.
Деятельность ВОЗ
ВОЗ разработала радиационную программу защиты пациентов, работников и общественности от опасности воздействия радиации на здоровье в планируемых, существующих и чрезвычайных случаях воздействия. Эта программа, которая сосредоточена на аспектах общественного здравоохранения, охватывает деятельность, связанную с оценкой риска облучения, его устранением и информированием о нем.
В соответствии с основной функцией, касающейся «установления норм и стандартов, содействия в их соблюдении и соответствующего контроля» ВОЗ сотрудничает с 7 другими международными организациями в целях пересмотра и обновления международных стандартов базовой безопасности, связанной с радиацией (СББ). ВОЗ приняла новые международные СББ в 2012 году и в настоящее время проводит работу по оказанию поддержки в осуществлении СББ в своих государствах-членах.
Приложение 4. Минимально значимые удельная активность радионуклидов (МЗУА) и активность радионуклидов в помещении или на рабочем месте (МЗА)
МИНИМАЛЬНО ЗНАЧИМЫЕ УДЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ
РАДИОНУКЛИДОВ (МЗУА) И АКТИВНОСТЬ РАДИОНУКЛИДОВ В ПОМЕЩЕНИИ
ИЛИ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ (МЗА)
Th-природный (включая Th-232)
Перечисленные ниже материнские радионуклиды приведены в условиях их равновесия с дочерними:
Bi-212, Tl-208 (0.36), Po-212 (0.64)
Tl-208 (0.36), Po-212 (0.64)
Po-218, Pb-214, Bi-214, Po-214
Rn-219, Po-215, Pb-211, Bi-211, Tl-207
Rn-220, Po-216, Pb-212, Bi-212, Tl-208 (0.36), Po-212 (0.64)
Rn-222, Po-218, Pb-214, Bi-214, Po-214, Pb-210, Bi-210, Po-210
Ra-224, Rn-220, Po-216, Pb-212, Bi-212, Tl-208 (0.36), Po-212 (0.64)
Ra-225, Ac-225, Fr-221, At-217, Bi-213, Po-213, Pb-209
Ra-228, Ac-228, Th-228, Ra-224, Rn-220, Po-216, Pb-212, Bi-212, Tl-208 (0.36), Po-212 (0.64)
Ra-228, Ac-228, Th-228, Ra-224, Rn-220, Po-216, Pb-212, Bi-212, Tl-208 (0.36), Po-212 (0.64)
Th-226, Ra-222, Rn-218, Po-214
Th-228, Ra-224, Rn-220, Po-216, Pb-212, Bi-212, Tl-208 (0.36), Po-212 (0.64)
Th-234, Pa-234m, U-234, Th-230, Ra-226, Rn-222, Po-218, Pb-214, Bi-214, Po-214, Pb-210, Bi-210, Po-210
Эквивалентная доза на кожу не превысит 50 мЗв/год.
Природные радионуклиды оценивались при их попадании в потребительские товары из техногенных источников (например, Ra-226, Po-210) или по их химической токсичности (для тория, урана и др.).
Если присутствует несколько нуклидов, то сумма отношений активности к их табличным значениям не должна превышать единицу. Приведенные в таблице радионуклиды в зависимости от минимально значимой суммарной активности (МЗА) делятся на 4 группы радиационной опасности: