Burimet e rrezeve X. A është një tub me rreze X një burim i rrezatimit jonizues?

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-02 17:56

Gjatë gjithë historisë së jetës në Tokë, organizmat kanë qenë vazhdimisht të ekspozuar ndaj rrezeve kozmike dhe radionuklideve të formuara prej tyre në atmosferë, si dhe rrezatimit nga substancat e kudogjendura në natyrë. Jeta moderne është përshtatur me të gjitha tiparet dhe kufizimet e mjedisit, duke përfshirë burimet natyrore të rrezeve X.

Megjithëse nivelet e larta të rrezatimit janë sigurisht të dëmshme për organizmat, disa lloje të rrezatimit janë thelbësore për jetën. Për shembull, sfondi i rrezatimit kontribuoi në proceset themelore të evolucionit kimik dhe biologjik. Gjithashtu i dukshëm është fakti se nxehtësia e bërthamës së Tokës sigurohet dhe mbahet nga nxehtësia e kalbjes së radionuklideve primare natyrore.

Rrezet kozmike

Rrezatimi me origjinë jashtëtokësore që bombardon vazhdimisht Tokën quhethapësirë.

Fakti që ky rrezatim depërtues arrin planetin tonë nga hapësira e jashtme, dhe jo nga Toka, u zbulua në eksperimentet për të matur jonizimin në lartësi të ndryshme, nga niveli i detit deri në 9000 m. U zbulua se intensiteti i rrezatimit jonizues u ul deri në lartësinë 700 m, dhe më pas u rrit me shpejtësi me ngjitjen. Ulja fillestare mund të shpjegohet me një ulje të intensitetit të rrezeve gama tokësore dhe një rritje nga veprimi i rrezeve kozmike.

Burimet e rrezeve X në hapësirë janë si më poshtë:

grupe galaktikash;
galaktikat Seyfert;
Dielli;
yje;
quazars;
vrima të zeza;
mbetjet e supernovës;
xhuxhët e bardhë;
yje të errët, etj.

Dëshmia e një rrezatimi të tillë, për shembull, është një rritje në intensitetin e rrezeve kozmike të vëzhguara në Tokë pas shpërthimeve diellore. Por ylli ynë nuk jep kontributin kryesor në fluksin total, pasi variacionet e tij ditore janë shumë të vogla.

Dy lloje rrezesh

Rrezet kozmike ndahen në parësore dhe dytësore. Rrezatimi që nuk ndërvepron me lëndën në atmosferë, litosferë ose hidrosferë të Tokës quhet primar. Ai përbëhet nga protone (≈ 85%) dhe grimca alfa (≈ 14%), me flukse shumë më të vogla (< 1%) të bërthamave më të rënda. Rrezet X sekondare kozmike, burimet e rrezatimit të të cilave janë rrezatimi primar dhe atmosfera, përbëhen nga grimca nënatomike si pionet, muonet dheelektronet. Në nivelin e detit, pothuajse i gjithë rrezatimi i vëzhguar përbëhet nga rreze kozmike dytësore, 68% e të cilave janë muone dhe 30% janë elektrone. Më pak se 1% e fluksit në nivelin e detit përbëhet nga protone.

Rrezet primare kozmike, si rregull, kanë një energji të madhe kinetike. Ata janë të ngarkuar pozitivisht dhe fitojnë energji duke u përshpejtuar në fusha magnetike. Në vakuumin e hapësirës së jashtme, grimcat e ngarkuara mund të ekzistojnë për një kohë të gjatë dhe të udhëtojnë miliona vite dritë. Gjatë këtij fluturimi, ata marrin energji të lartë kinetike, të rendit 2–30 GeV (1 GeV=10⁹ eV). Grimcat individuale kanë energji deri në 10^{10 GeV.}

Energjitë e larta të rrezeve primare kozmike i lejojnë ato të ndajnë fjalë për fjalë atomet në atmosferën e tokës kur ato përplasen. Së bashku me neutronet, protonet dhe grimcat nënatomike, mund të formohen elemente të lehta si hidrogjeni, heliumi dhe beriliumi. Muonët janë gjithmonë të ngarkuar dhe gjithashtu kalbet shpejt në elektrone ose pozitrone.

Zbatimi i vetive të burimeve të rrezeve x

Mburoja magnetike

Intensiteti i rrezeve kozmike rritet ndjeshëm me ngjitjen deri sa të arrijë një maksimum në një lartësi prej rreth 20 km. Nga 20 km deri në kufirin e atmosferës (deri në 50 km) intensiteti zvogëlohet.

Ky model shpjegohet me një rritje të prodhimit të rrezatimit dytësor si rezultat i rritjes së densitetit të ajrit. Në një lartësi prej 20 km, pjesa më e madhe e rrezatimit primar tashmë ka hyrë në ndërveprim, dhe ulja e intensitetit nga 20 km në nivelin e detit reflekton thithjen e rrezeve dytësore.atmosferë, e barabartë me rreth 10 metra ujë.

Intensiteti i rrezatimit lidhet gjithashtu me gjerësinë gjeografike. Në të njëjtën lartësi, rrjedha kozmike rritet nga ekuatori në një gjerësi gjeografike prej 50-60° dhe mbetet konstante deri në pole. Kjo shpjegohet me formën e fushës magnetike të Tokës dhe shpërndarjen e energjisë së rrezatimit primar. Linjat e fushës magnetike që shtrihen përtej atmosferës janë zakonisht paralele me sipërfaqen e tokës në ekuator dhe pingul në pole. Grimcat e ngarkuara lëvizin lehtësisht përgjatë vijave të fushës magnetike, por vështirë se e kapërcejnë atë në drejtim tërthor. Nga polet deri në 60°, praktikisht i gjithë rrezatimi primar arrin në atmosferën e Tokës dhe në ekuator vetëm grimcat me energji që tejkalojnë 15 GeV mund të depërtojnë në mburojën magnetike.

Burimet dytësore të rrezeve X

Si rezultat i ndërveprimit të rrezeve kozmike me lëndën, prodhohet vazhdimisht një sasi e konsiderueshme radionuklidesh. Shumica e tyre janë fragmente, por disa prej tyre janë formuar nga aktivizimi i atomeve të qëndrueshme nga neutronet ose muonet. Prodhimi natyror i radionuklideve në atmosferë korrespondon me intensitetin e rrezatimit kozmik në lartësi dhe gjerësi. Rreth 70% e tyre e kanë origjinën në stratosferë dhe 30% në troposferë.

Me përjashtim të H-3 dhe C-14, radionuklidet zakonisht gjenden në përqendrime shumë të ulëta. Tritiumi hollohet dhe përzihet me ujë dhe H-2, dhe C-14 kombinohet me oksigjen për të formuar CO_{2, i cili përzihet me dioksidin e karbonit atmosferik. Karboni-14 hyn në bimë nëpërmjet fotosintezës.}

Rrezatimi i Tokës

Nga shumë radionuklide që janë formuar me Tokën, vetëm disa kanë gjysmë jetë të mjaftueshme për të shpjeguar ekzistencën e tyre aktuale. Nëse planeti ynë do të formohej rreth 6 miliardë vjet më parë, ata do të kishin nevojë për një gjysmë jetë të paktën 100 milionë vjet për të mbetur në sasi të matshme. Nga radionuklidet parësore të zbuluara deri më tani, tre janë të rëndësisë më të madhe. Burimi i rrezeve X është K-40, U-238 dhe Th-232. Uraniumi dhe toriumi formojnë secili një zinxhir produktesh të kalbjes që janë pothuajse gjithmonë në prani të izotopit origjinal. Edhe pse shumë nga radionuklidet e bijave janë jetëshkurtër, ato janë të zakonshme në mjedis pasi ato formohen vazhdimisht nga materialet mëmë jetëgjatë.

Burime të tjera primordiale të rrezeve X me jetëgjatësi, me pak fjalë, janë në përqendrime shumë të ulëta. Këto janë Rb-87, La-138, Ce-142, Sm-147, Lu-176, etj. Neutronet natyrale formojnë shumë radionuklide të tjerë, por përqendrimi i tyre është zakonisht shumë i ulët. Karriera Oklo në Gabon, Afrikë, përmban dëshmi të një "reaktori natyror" në të cilin ndodhën reaksionet bërthamore. Zhdukja e U-235 dhe prania e produkteve të ndarjes brenda një depozite të pasur uraniumi tregojnë se një reaksion zinxhir i shkaktuar spontanisht ndodhi këtu rreth 2 miliardë vjet më parë.

Megjithëse radionuklidet primordiale janë kudo, përqendrimi i tyre ndryshon sipas vendndodhjes. KryesorRezervuari i radioaktivitetit natyror është litosfera. Përveç kësaj, ajo ndryshon ndjeshëm brenda litosferës. Ndonjëherë është i lidhur me disa lloje të përbërjeve dhe mineraleve, ndonjëherë është thjesht rajonal, me pak korrelacion me llojet e shkëmbinjve dhe mineraleve.

Shpërndarja e radionuklideve parësore dhe produkteve të tyre të kalbjes së pasardhësve në ekosistemet natyrore varet nga shumë faktorë, duke përfshirë vetitë kimike të nuklideve, faktorët fizikë të ekosistemit dhe atributet fiziologjike dhe ekologjike të florës dhe faunës. Shpërthimi i shkëmbinjve, rezervuari kryesor i tyre, furnizon tokën U, Th dhe K. Në këtë transferim marrin pjesë edhe produktet e kalbjes së Th dhe U. Nga toka, K, Ra, pak U dhe shumë pak Th thithen nga bimët. Ata përdorin kalium-40 në të njëjtën mënyrë si K i qëndrueshëm. Radiumi, një produkt i kalbjes së U-238, përdoret nga bima, jo sepse është izotop, por sepse është kimikisht afër kalciumit. Marrja e uraniumit dhe toriumit nga bimët është përgjithësisht e papërfillshme pasi këto radionuklide janë zakonisht të pazgjidhshëm.

Radon

Më i rëndësishmi nga të gjitha burimet e rrezatimit natyror është elementi pa shije, pa erë, një gaz i padukshëm që është 8 herë më i rëndë se ajri, radoni. Ai përbëhet nga dy izotope kryesore - radon-222, një nga produktet e kalbjes së U-238 dhe radon-220, i formuar gjatë kalbjes së Th-232.

Shkëmbinjtë, toka, bimët, kafshët lëshojnë radon në atmosferë. Gazi është një produkt i kalbjes së radiumit dhe prodhohet në çdo materialqë e përmban atë. Për shkak se radoni është një gaz inert, ai mund të çlirohet nga sipërfaqet që vijnë në kontakt me atmosferën. Sasia e radonit që del nga një masë e caktuar shkëmbi varet nga sasia e radiumit dhe sipërfaqja. Sa më i vogël të jetë shkëmbi, aq më shumë radon mund të lëshojë. Përqendrimi i Rn në ajër pranë materialeve që përmbajnë radium varet gjithashtu nga shpejtësia e ajrit. Në bodrume, shpella dhe miniera që kanë qarkullim të dobët të ajrit, përqendrimet e radonit mund të arrijnë nivele të konsiderueshme.

Rn prishet mjaft shpejt dhe formon një numër radionuklidesh bija. Pasi formohen në atmosferë, produktet e kalbjes së radonit kombinohen me grimcat e imta të pluhurit që vendosen në tokë dhe bimë, dhe gjithashtu thithen nga kafshët. Reshjet janë veçanërisht efektive në pastrimin e elementëve radioaktivë nga ajri, por ndikimi dhe vendosja e grimcave të aerosolit gjithashtu kontribuojnë në depozitimin e tyre.

Në klimat e butë përqendrimet e radonit në ambiente të brendshme janë mesatarisht rreth 5 deri në 10 herë më të larta se në mjediset e jashtme.

Gjatë dekadave të fundit, njeriu ka prodhuar "artificialisht" disa qindra radionuklide, rreze X të lidhura, burime, veti që kanë aplikime në mjekësi, ushtri, prodhimin e energjisë, instrumentet dhe eksplorimin e mineraleve.

Efektet individuale të burimeve të rrezatimit të krijuara nga njeriu ndryshojnë shumë. Shumica e njerëzve marrin një dozë relativisht të vogël rrezatimi artificial, por disa marrin mijëra herë më shumë rrezatim nga burimet natyrore. Burimet e krijuara nga njeriu janë më të mirae kontrolluar se sa e natyrshme.

Burimet e rrezeve X në mjekësi

Në industri dhe mjekësi, si rregull, përdoren vetëm radionuklide të pastra, gjë që thjeshton identifikimin e rrugëve të rrjedhjeve nga vendet e depozitimit dhe procesin e asgjësimit.

Përdorimi i rrezatimit në mjekësi është i përhapur dhe ka potencialin të ketë një ndikim të rëndësishëm. Ai përfshin burimet e rrezeve X të përdorura në mjekësi për:

diagnostika;
terapi;
procedura analitike;
pacing.

Për diagnostikim, përdoren si burime të mbyllura ashtu edhe një shumëllojshmëri e gjerë gjurmuesish radioaktivë. Institucionet mjekësore në përgjithësi bëjnë dallimin midis këtyre aplikacioneve si radiologjia dhe mjekësia bërthamore.

A është një tub me rreze X një burim i rrezatimit jonizues? Tomografia e kompjuterizuar dhe fluorografia janë procedura të njohura diagnostike që kryhen me ndihmën e saj. Përveç kësaj, ka shumë aplikime të burimeve të izotopeve në radiografinë mjekësore, duke përfshirë burimet gama dhe beta, dhe burimet eksperimentale të neutroneve për rastet kur makinat me rreze X janë të papërshtatshme, të papërshtatshme ose mund të jenë të rrezikshme. Nga pikëpamja mjedisore, rrezatimi radiografik nuk përbën rrezik për sa kohë që burimet e tij mbeten të përgjegjshme dhe të asgjësuara siç duhet. Në këtë drejtim, historia e elementeve të radiumit, gjilpërave të radonit dhe përbërjeve lumineshente që përmbajnë radium nuk është inkurajuese.

Burimet e përdorura zakonisht të rrezeve X bazuar në ⁹⁰Srose ¹⁴⁷ pasdite. Ardhja e ^{252Cf si një gjenerator portativ neutroni ka bërë që radiografia neutronike të jetë gjerësisht e disponueshme, megjithëse në përgjithësi teknika ende varet shumë nga disponueshmëria e reaktorëve bërthamorë.}

Mjekësia Bërthamore

Rreziqet kryesore mjedisore janë etiketat e radioizotopeve në mjekësinë bërthamore dhe burimet me rreze X. Shembuj të ndikimeve të padëshiruara janë si më poshtë:

rrezatimi i pacientit;
rrezatim i stafit të spitalit;
ekspozimi gjatë transportit të barnave radioaktive;
ndikim gjatë prodhimit;
ekspozimi ndaj mbetjeve radioaktive.

Në vitet e fundit, ka pasur një tendencë drejt reduktimit të ekspozimit të pacientëve nëpërmjet futjes së izotopeve jetëshkurtër me një efekt më të ngushtë dhe përdorimit të barnave më të lokalizuara.

Gjysmëjeta më e shkurtër zvogëlon ndikimin e mbetjeve radioaktive, pasi shumica e elementëve jetëgjatë ekskretohen përmes veshkave.

Ndikimi mjedisor i kanalizimeve nuk duket se varet nga fakti nëse pacienti është spitalor ose ambulator. Ndërsa shumica e elementëve radioaktivë të çliruar ka të ngjarë të jenë jetëshkurtër, efekti kumulativ tejkalon shumë nivelet e ndotjes së të gjithë termocentraleve bërthamore të kombinuara.

Radionuklidet më të përdorura në mjekësi janë burimet e rrezeve X:

99mTc – skanimi i kafkës dhe trurit, skanimi i gjakut cerebral, skanimi i zemrës, mëlçisë, mushkërive, tiroides, lokalizimi i placentës;
131I - gjaku, skanimi i mëlçisë, lokalizimi i placentës, skanimi i tiroides dhe trajtimi;
51Cr - përcaktimi i kohëzgjatjes së ekzistencës së qelizave të kuqe të gjakut ose sekuestrimi, vëllimi i gjakut;
57Co - Test Shilling;
32P – metastaza kockore.

Përdorimi i gjerë i procedurave të analizës radioimune, analizës së urinës dhe metodave të tjera kërkimore duke përdorur komponime organike të etiketuara ka rritur ndjeshëm përdorimin e preparateve të lëngshme të scintilimit. Tretësirat organike të fosforit, zakonisht të bazuara në toluen ose ksilen, përbëjnë një vëllim mjaft të madh të mbetjeve organike të lëngshme që duhet të hidhen. Përpunimi në formë të lëngshme është potencialisht i rrezikshëm dhe i papranueshëm për mjedisin. Për këtë arsye, preferohet djegia e mbetjeve.

Meqenëse ³ H ose ^{14C shpërndahen lehtësisht në mjedis, ekspozimi i tyre është brenda intervalit normal. Por efekti kumulativ mund të jetë i rëndësishëm.}

Një tjetër përdorim mjekësor i radionuklideve është përdorimi i baterive të plutoniumit për të fuqizuar stimuluesit kardiak. Mijëra njerëz janë gjallë sot sepse këto pajisje ndihmojnë zemrën e tyre të funksionojë. Burimet e mbyllura të 238Pu (150 GBq) implantohen në mënyrë kirurgjikale te pacientët.

Rrezet X industriale: burimet, vetitë, aplikimet

Mjekësia nuk është e vetmja fushë në të cilën ka gjetur zbatim kjo pjesë e spektrit elektromagnetik. Radioizotopet dhe burimet e rrezeve X të përdorura në industri janë një pjesë e rëndësishme e situatës së rrezatimit teknogjenik. Shembuj aplikimi:

radiografi industriale;
matja e rrezatimit;
detektorë tymi;
materiale vetëndriçuese;
Kristalografia me rreze X;
skanerë për kontrollimin e bagazheve dhe bagazheve të dorës;
lazer me rreze x;
sinkrotronë;
ciklotrone.

Për shkak se shumica e këtyre aplikacioneve përfshijnë përdorimin e izotopeve të kapsuluara, ekspozimi ndaj rrezatimit ndodh gjatë transportit, transferimit, mirëmbajtjes dhe asgjësimit.

A është një tub me rreze X një burim i rrezatimit jonizues në industri? Po, përdoret në sistemet e testimit jo shkatërrues të aeroportit, në studimin e kristaleve, materialeve dhe strukturave dhe në kontrollin industrial. Gjatë dekadave të fundit, dozat e ekspozimit ndaj rrezatimit në shkencë dhe industri kanë arritur gjysmën e vlerës së këtij treguesi në mjekësi; prandaj kontributi është i rëndësishëm.

Burimet e kapsuluara të rrezeve X në vetvete kanë pak efekt. Por transportimi dhe asgjësimi i tyre është shqetësues kur ato humbasin ose hidhen gabimisht në një vendgrumbullim. Burime të tillaRrezet X zakonisht furnizohen dhe instalohen si disqe ose cilindra të mbyllur dyfish. Kapsulat janë prej çeliku inox dhe kërkojnë kontroll periodik për rrjedhje. Hedhja e tyre mund të jetë problem. Burimet jetëshkurtra mund të ruhen dhe degradohen, por edhe atëherë ato duhet të llogariten siç duhet dhe materiali aktiv i mbetur duhet të hidhet në një objekt të licencuar. Përndryshe, kapsulat duhet të dërgohen në institucione të specializuara. Fuqia e tyre përcakton materialin dhe madhësinë e pjesës aktive të burimit të rrezeve X.

Vendndodhjet e ruajtjes së burimit të rrezeve X

Një problem në rritje është çmontimi dhe dekontaminimi i sigurt i vendeve industriale ku materialet radioaktive janë ruajtur në të kaluarën. Këto janë kryesisht objekte më të vjetra të ripërpunimit bërthamor, por industri të tjera duhet të përfshihen, të tilla si impiante për prodhimin e shenjave të tritiumit që shkëlqejnë vetë.

Burimet e nivelit të ulët jetëgjatë, të cilat janë të përhapura, janë një problem i veçantë. Për shembull, 241Am përdoret në detektorët e tymit. Përveç radonit, këto janë burimet kryesore të rrezatimit me rreze X në jetën e përditshme. Individualisht nuk paraqesin ndonjë rrezik, por një numër i konsiderueshëm i tyre mund të paraqesin problem në të ardhmen.

Shpërthimet bërthamore

Gjatë 50 viteve të fundit, të gjithë kanë qenë të ekspozuar ndaj rrezatimit nga pasojat e shkaktuara nga testimi i armëve bërthamore. Kulmi i tyre ishte në1954-1958 dhe 1961-1962.

Në vitin 1963, tre vende (BRSS, SHBA dhe Britania e Madhe) nënshkruan një marrëveshje për një ndalim të pjesshëm të testeve bërthamore në atmosferë, oqean dhe hapësirë. Gjatë dy dekadave të ardhshme, Franca dhe Kina kryen një seri testesh shumë më të vogla, të cilat u ndërprenë në vitin 1980. Testet nëntokësore janë ende duke u zhvilluar, por ato në përgjithësi nuk prodhojnë reshje.

Ndotja radioaktive nga testet atmosferike bie pranë vendit të shpërthimit. Disa prej tyre mbeten në troposferë dhe barten nga era nëpër botë në të njëjtën gjerësi gjeografike. Ndërsa lëvizin, ato bien në tokë, duke mbetur rreth një muaj në ajër. Por shumica shtyhen në stratosferë, ku ndotja mbetet për shumë muaj dhe ngadalë fundoset në të gjithë planetin.

Rrjedhja radioaktive përfshin disa qindra radionuklide të ndryshëm, por vetëm disa prej tyre janë në gjendje të ndikojnë në trupin e njeriut, kështu që madhësia e tyre është shumë e vogël dhe kalbja është e shpejtë. Më të rëndësishmet janë C-14, Cs-137, Zr-95 dhe Sr-90.

Zr-95 ka një gjysmë jetë prej 64 ditësh, ndërsa Cs-137 dhe Sr-90 kanë rreth 30 vjet. Vetëm karboni-14, me një gjysmë jete prej 5730, do të mbetet aktiv në të ardhmen.

Energjia Bërthamore

Energjia bërthamore është më e diskutueshme nga të gjitha burimet antropogjene të rrezatimit, por ajo kontribuon shumë pak në ndikimet në shëndetin e njeriut. Gjatë funksionimit normal, objektet bërthamore lëshojnë sasi të papërfillshme rrezatimi në mjedis. shkurt 2016Kishte 442 reaktorë bërthamorë civilë në 31 vende dhe 66 të tjerë ishin në ndërtim e sipër. Kjo është vetëm një pjesë e ciklit të prodhimit të karburantit bërthamor. Fillon me nxjerrjen dhe bluarjen e mineralit të uraniumit dhe vazhdon me prodhimin e karburantit bërthamor. Pasi të përdoren në termocentrale, qelizat e karburantit ndonjëherë ripërpunohen për të rikuperuar uraniumin dhe plutoniumin. Në fund, cikli përfundon me asgjësimin e mbetjeve bërthamore. Në çdo fazë të këtij cikli, materialet radioaktive mund të çlirohen.

Rreth gjysma e prodhimit të mineralit të uraniumit në botë vjen nga gropa të hapura, gjysma tjetër nga miniera. Më pas grimcohet në thërrmuesit e afërt, të cilët prodhojnë një sasi të madhe mbetjesh - qindra miliona tonë. Këto mbetje mbeten radioaktive për miliona vjet pasi impianti pushon së funksionuari, megjithëse rrezatimi është një pjesë shumë e vogël e sfondit natyror.

Pas kësaj, uraniumi kthehet në lëndë djegëse përmes përpunimit dhe pastrimit të mëtejshëm në impiantet e pasurimit. Këto procese çojnë në ndotje të ajrit dhe ujit, por ato janë shumë më pak se në fazat e tjera të ciklit të karburantit.