Радиацията е енергия, отделяна от материята под формата на лъчи или високоскоростни частици. Цялата материя е съставена от атоми. Атомите са изградени от различни части; ядрото съдържа малки частици, наречени протони и неутрони, а външната обвивка на атома съдържа други частици, наречени електрони. Ядрото носи положителен електрически заряд, докато електроните носят отрицателен електрически заряд. Тези сили в атома работят за силен, стабилен баланс, като се отърват от излишната атомна енергия (радиоактивност). В този процес нестабилните ядра могат да излъчват количество енергия и това спонтанно излъчване е това, което наричаме радиация.

проникват други

За допълнителна информация вижте следните теми на тази страница:

Физически форми на радиация

Както беше посочено по-рано, материята отделя енергия (радиация) в две основни физически форми. Една форма на излъчване е чиста енергия без тегло. Тази форма на излъчване - известна като електромагнитно излъчване - е като вибриращи или пулсиращи лъчи или "вълни" на електрическа и магнитна енергия. Познатите типове електромагнитно излъчване включват слънчева светлина (космическа радиация), рентгенови лъчи, радар и радиовълни.

Другата форма на излъчване - известна като излъчване на частици - са малки бързо движещи се частици, които имат както енергия, така и маса (тегло). Тази по-малко позната форма на радиация включва алфа частици, бета частици и неутрони, както е обяснено по-долу.

Радиоактивно разпадане

Както беше посочено по-рано, големите нестабилни атоми стават по-стабилни чрез излъчване на радиация, за да се отърват от излишната атомна енергия (радиоактивност). Това излъчване може да бъде излъчено под формата на положително заредени алфа частици, отрицателно заредени бета частици, гама лъчи или рентгенови лъчи, както е обяснено по-долу.

Чрез този процес - наречен радиоактивен разпад - радиоизотопите губят своята радиоактивност с течение на времето. Тази постепенна загуба на радиоактивност се измерва в полуживоти. По същество полуживотът на радиоактивен материал е времето, необходимо на половината от атомите на радиоизотоп да се разпадне чрез излъчване на радиация. Това време може да варира от части от секундата (за радон-220) до милиони години (за торий-232). Когато радиоизотопите се използват в медицината или промишлеността, жизненоважно е да се знае колко бързо те губят своята радиоактивност, за да се знае точното количество радиоизотоп, което е на разположение за медицинска процедура или промишлена употреба.

Ядрено делене

В някои елементи ядрото може да се раздели в резултат на абсорбирането на допълнителен неутрон, чрез процес, наречен ядрено делене. Такива елементи се наричат ​​делящи се материали. Един особено забележим делящ се материал е уран-235. Това е изотопът, който се използва като гориво в търговските атомни електроцентрали.

Когато едно ядро ​​се разцепи, то причинява три важни събития, които водят до освобождаване на енергия. По-конкретно, тези събития са освобождаване на радиация, освобождаване на неутрони (обикновено две или три) и образуване на две нови ядра (продукти на делене).

Йонизиращо лъчение

Излъчването може да бъде или йонизиращо, или нейонизиращо, в зависимост от това как влияе върху материята. Нейонизиращото лъчение включва видима светлина, топлина, радар, микровълни и радиовълни. Този тип радиация отлага енергия в материалите, през които преминава, но няма достатъчно енергия за разкъсване на молекулярни връзки или премахване на електрони от атомите.

За разлика от тях, йонизиращото лъчение (като рентгенови лъчи и космически лъчи) е по-енергично от нейонизиращото лъчение. Следователно, когато йонизиращата радиация преминава през материал, тя депозира достатъчно енергия, за да разруши молекулярните връзки и да измести (или премахне) електроните от атомите. Това изместване на електроните създава две електрически заредени частици (йони), които могат да причинят промени в живите клетки на растенията, животните и хората.

Йонизиращото лъчение има редица полезни приложения. Например, ние използваме йонизиращо лъчение в димни детектори и за лечение на рак или стерилизиране на медицинско оборудване. Въпреки това йонизиращото лъчение е потенциално вредно, ако не се използва правилно. Следователно Комисията за ядрено регулиране на САЩ (NRC) стриктно регулира търговската и институционалната употреба на ядрени материали, включително следните пет основни типа йонизиращи лъчения:

  • Алфа частици
  • Бета частици
  • Гама лъчи и рентгенови лъчи
  • Неутрони

Алфа частици

Алфа частиците са заредени частици, които се излъчват от естествени материали (като уран, торий и радий) и изкуствени елементи (като плутоний и америций). Тези алфа-излъчватели се използват предимно (в много малки количества) в елементи като детектори на дим.

Като цяло алфа частиците имат много ограничена способност да проникват в други материали. С други думи, тези частици йонизиращо лъчение могат да бъдат блокирани от лист хартия, кожа или дори няколко сантиметра въздух. Независимо от това, материалите, които излъчват алфа частици, са потенциално опасни при вдишване или поглъщане, но външното излагане обикновено не представлява опасност.

Бета частици

Бета частици, които са подобни на електроните, се излъчват от естествено срещащи се материали (като стронций-90). Такива бета-излъчватели се използват в медицински приложения, като лечение на очни заболявания.

Като цяло бета частиците са по-леки от алфа частиците и обикновено имат по-голяма способност да проникват в други материали. В резултат на това тези частици могат да пътуват на няколко метра във въздуха и могат да проникнат през кожата. Независимо от това, тънък лист метал или пластмаса или дървен блок могат да спрат бета частиците.

Гама лъчи и рентгенови лъчи

Гама лъчите и рентгеновите лъчи се състоят от високоенергийни вълни, които могат да изминат големи разстояния със скоростта на светлината и обикновено имат голяма способност да проникват в други материали. Поради тази причина гама лъчите (като например от кобалт-60) често се използват в медицински приложения за лечение на рак и стерилизация на медицински инструменти. По същия начин рентгеновите лъчи обикновено се използват за осигуряване на статични изображения на части от тялото (като зъби и кости) и също се използват в индустрията за откриване на дефекти в заваръчните шевове.

Въпреки способността им да проникват в други материали, като цяло нито гама лъчите, нито рентгеновите лъчи имат способността да правят нещо радиоактивно. Няколко фута бетон или няколко инча плътен материал (като олово) са в състояние да блокират тези видове радиация.

Неутрони

Неутроните са високоскоростни ядрени частици, които имат изключителна способност да проникват в други материали. От петте вида йонизиращи лъчения, обсъдени тук, неутроните са единствените, които могат да направят обектите радиоактивни. Този процес, наречен неутронно активиране, произвежда много от радиоактивните източници, които се използват в медицински, академични и промишлени приложения (включително проучване на нефт).

Поради изключителната си способност да проникват в други материали, неутроните могат да изминат големи разстояния във въздуха и да изискват много дебели материали, съдържащи водород (като бетон или вода), за да ги блокират. За щастие обаче неутронното излъчване се появява предимно в ядрен реактор, където много футове вода осигуряват ефективно екраниране.