seminarski jonizacija

7/25/2019 seminarski jonizacija

http://slidepdf.com/reader/full/seminarski-jonizacija 1/40

Физика околине-практикум 1

6. ЈОНИЗУЈУЋЕ ЗРАЧЕЊЕ 1

6.1 Увод

6.2 Врсте јонизујућих зрачења

6.3 Међуделовање зрачења и супстанце

6.4 звори јонизујуће! зрачења

6." #тетно деловање јонизујуће! зрчења

6.6 $ри%ери и задаци

1 Међународни зна& за јонизујуће зрачења' назван тролист ()*+,-+/' ос%и0ен је пре "та&

!одина' за интерне потрее на &али5орнијс&о% универзитету ер&ли. Међународна ор!ани

зација за стандардизацију усвојила је зна& за јонизујуће зрачење &ао 0ест једна&их &ру7них

исеча&а' три !ри%изно уичаста и три 7ута' са централни% &ру!о% 89 3611:;"(</.



Јонизујуће зрачење 2

6.1УВОД

=онизујућа зрачења су еле&тро%а!нетна или честична зрачења &оја

%о!у да јонизују %атерију и чија је енер!ија већа од12.4eV , односно

таласна ду7ина %ања од100nm,

или учестаност већа од 3 ∙1015

Hz

.

=онизујуће зрачење %о7е ити проду&т радиоа&тивно! распада'

ну&леарне 5исије' ну&леарне 5узије' е&стре%но топлих оје&ата и урзаних

наеле&трисаних честица. >а&о и зрачење ило јонизујуће' честице %орајуи%ати довоно енер!ије и %о!ућност да реа!ују са еле&трони%а. ?отони

сна7но реа!ују са наеле&трисани% честица%а' па су 5отони са довоно%

енер!ијо% јонизјући. @иво енер!ије на &оје% 5отони постају јонизујући

налази се у УВделу еле&тро%а!нетно! спе&тра. @аеле&трисане честице'

еле&трони' позитрони и ал5а честице' сна7но реа!ују са еле&трони%а.

@еутрони' са дру!е стране' слао реа!ују са еле&трони%а' па не %о!у дире&тно јонизовати ато%е. @еутрони %о!у реа!овати са ато%с&и% јез

!ро% и та&о произвести нестаилна радиоа&тивна јез!ра' &оја при распаду

е%итују јонизујуће зрачење. >а&о и се јез!ро радиоа&тивно! ато%а стаи

лизовало' оно е%итује суато%с&е честице и висо&оенер!етс&е 5отоне. Aајпроцес се назива радиоа&тивни распад.

@е!ативно наеле&трисани еле&трони и позитивно наеле&трисана јез!ра' створена јонизујући% зрачење%' %о!у проузро&овати о0тећење 7иво!

т&ива. B&о је доза зрачења довоно вели&а' учина& се %о7е видети !отово

од%ах' у оли&у радијационо! тровања. @и7е дозе %о!у проузро&овати &ар

цино% и дру!е ду!орочне проле%е. Учина& врло %алих доза јонизујуће!

зрачења јо0 уве& је пред%ет расправа.

Cадиоа&тивни %атеријали оично е%итују ал5а честице' ета честице или !а%а зрачење. Bл5а и ета честице %о!у ити зауставене листо%

папира или тан&о% челично% плочо%. @ајви0е о0тећења проузро&ују а&осе е%итују унутар удс&о! тела. Dа%а зраци су слаије јонизујуће од ал5а и

ета честица' али захтевају деу за0титу. Dа%а зраци проузро&ују о0те

ћења слична Eзраци%а' опе&отине' &арцино% и !енетс&е %утације.

звори јонизујуће! зрачења %о!у се поделити на природне (поза

динс&е/ и ве0тач&е. $риродно јонизујуће зачење потиче из три !лавна

извораF &ос%ич&о зрачење' природно зрачење радиоа&тивних %атеријала и

радон. Cадон често најви0е доприноси позадинс&о% зрачењу. Ве0тач&и

извори суF %едицинс&е процедуре (дија!ности&а' ну&леарна %едицина' те

рапија/' !рађевинс&и %атеријали' дете&тори ди%а' ци&лус ну&леарно! !ори




ва (од рудни&а урана' цепања ато%а у реа&тори%а до одла!ања отпада/.

Ве0тач&и извори су' по својој природи и учин&у' идентични природни%.

6.2 ВРСТЕ ЈОНИЗУЈУЋЕГ ЗРАЧЕЊА

Dлавне врсте јонизујуће! зрачења јесу радиоа&тивна зрачења &оја

настају &ао резултат спонтано! распада радиоа&тивних ато%а. =ез!ра та&вих

ато%а %о!у %ењати стру&туру и ти%е е%итовати енер!ију у три !лавна о

ли&аF ал5а' ета и !а%а зраци. Bл5а и ета зрачења су суато%с&е честице

&оје и%ају енер!ију и наеле&трисање те %о!у дире&но деловати на еле&троне у ато%и%а' па се називају и директно јонизујућа зрачења.

Gру!а врста јонизујуће! зрачења' Cенд!енс&о или Eзрачење' резул

тат је процеса изван јез!ра' тј. е%итују их еле&трони из о%отача ато%а' или

слоодни еле&трони при на!ло% &очењу. Eзраци и !а%а зраци су еле&тро

%а!нетни зраци' еле&трич&о неутрални' па не %о!у дире&тно деловати на

еле&троне' те се називају индиректно јонизујуће зрачење.

6.2.1 Радиоактивна за!"#а

=ез!ра ато%а састоји се од позитивно наеле&трисаних честицапротона и неутрона &оји не%ају наеле&трисање. Маса протона' одно

сно неутрона' је о&о две хиаде пута већа од %асе еле&трона и нај

већи део %асе ато%а2 налази се у јез!ру. $ротони и неутрони назива

ју се ну&леони. рој протона у јез!ру се назива ато%с&и ројZ

и

једна& је роју еле&трона у о%отачу. У&упни рој ну&леона у јез!ру

је %асени рој ато%а A

. $ре%а то%е' у јез!ру се налази A−Z

неутрона.

Нуклиди су врсте ато%а одређено! састава јез!ра' односно од ређено! роја протона и неутрона. @у&лиди са једна&и% роје% про

2 Масе честица се изра7авају у ато%с&и% јединица%а %асе(u)

' &оја се

де5ини0е &ао1/12

%асе ато%а у!ени&аC −12

и износи

1,661∙10−27

kg . Bто%с&H %асH протона и неутрона износ H прили7но

1u .




тона и различити% роје% неутрона називају се изотопи . $риродне

супстанце су %е0авина изотопа. @а при%ер' водони& је с%еса изо

топа оично! водони&а' &оје! и%а99.98

' и деутерију%а0.02 .

У јез!ру из%еђу протона постоје одојне >улонове силе' до&су !равитационе силе из%еђу ну&леона зане%ариве. 8таилност јез

!ра о%о!ућују ну&леарне силе &оје су за два реда величине веће од

еле&тричних сила одијања. Dлавна &ара&теристи&а тих сила је %али

до%ет' од 10−14−10

−15m ' и независност од наеле&трисања

ну&леона.

9&о90 ,

од о&о2500

познатих ато%с&их јез!ара' је

нестаилно. Већина нестаилних јез!ара састоји се од вели&о!

роја протона и неутрона. Узро& нестаилности вели&их јез!ара суну&леарне привлачне силе из%еђу ну&леона и одојне >оунове силе

из%еђу протона. 8ва јез!ра са ви0е од83

протона и ато%с&е

те7ине веће од 209 су нестаилна. Међути%' и јез!ра &оје и%ају

итно %ањи рој ну&леона %о!у ити нестаилна.

6.2.1.1Радиоактивни а$%ади

@естаилна јез!рарадиону&лиди' прелазе у стаилније стањеи при то%е е%итују честице иIили &ванте енер!ије. Aа&ав прелаз јез

!ра у стаилније стање назива се радиоа&тивни распад3. $остоје три

врсте радиоа&тивних распадаF ал5араспад' етараспад и !а%арас

пад и три врсте радиоа&тивних зрачења.

А&'а за!"#". Bл5а распад је претварање ато%с&о! јез!ра

&оје и%аZ

протона и N

неутрона у ато%с&о јез!ро саZ −2

протона и N −2

неутрона. $ри то%е се е%итује ал5а честица'

односно јез!ро хелију%а са два протона и два неутрона.

X Z A

→ Y Z −2

A−4+ He2

4

.

3 $рва сазнања о природној радиоа&тивности датирају из 1J:;. !од. &ада је е&ерел от&рио

да соли урана е%итују невидиве зра&е &оје и%ају осоине да изазивају лу%инесценцију' да

продиру &роз непрозрачне пред%ете' да јонизују !асове итд. Gаа истра7ивања $јера и

Марије >ири' Cадер5орда и дру!их научни&а' по&азала су да природна радиоа&тивност није

својствена са%о урану већ и %но!и% те0&и% хе%ијс&и% еле%енти%а' нарочито а&тинију%у'

торију%у' полонију%у и радију%у. 8ви ти еле%енти названи су заједнич&и% и%ено% радио

а&тивни еле%енти' а зраци &оје они е%итују K радиоа&тивни зраци.




Cадиоа&тивна супстанца %о7е е%итовати ал5а честице са ви0е дис

&ретних вредности енер!ија јер јез!ра' &ао и ато%и' %о!у ити у раз

личити% енер!етс&и% стањи%а. Врло често &од ал5а распада долази

до е%исије !а%а радијације. рзина е%итованих ал5а честица' иа&оврло вели&а' износи те& о&о 5 рзине светлости.

Bто%и &оји е%итују ал5а честице у!лавно% су врло вели&и ато%и' тј.

и%ају висо&е ато%с&е ројеве. Мно!о је природних и ве0тач&их радио

а&тивних еле%ената &оји е%итују ал5а честице. $риродни извори ал5а

честица и%ају ато%с&и рој нај%ање J2' уз не&е изузет&е. @ајва7нији ал5а

е%итери суF а%ерицију%241 (ато%с&и рој :"/' плутонију%236 (:4/' уран

23J (:2/' торију%232 (:/' радију%226 (JJ/' радон222 (J6/. Bл5а е%итери

су присутни у различити% &оличина%а у !отово сви% стена%а' тлу и води.

@а&он е%исије' ал5а честице се зо! вели&е %асе и еле&трично! наоја&рећу релативно споро (о&о 1I2 рзине светлости/ и у ваздуху потро0е сву

енер!ију на&он не&оли&о центи%етара и тада ве7у слоодне еле&троне и

постају хелију%.

$озитиван наој ал5а честица %о7е ити &ористан у не&и% инду

стријс&и% процеси%а. @а при%ер' радију%226 се &ористи за лечење &арци

но%а. $олонију%21 слу7и за неутралисање статич&о! еле&трицитета у%но!и% индустрија%а. Bл5а честице зо! сво! позитивно! наоја привлаче

слоодне еле&троне и та&о с%ањују статич&и наој. @е&и дете&тори ди%а

&ористе е%исију ал5а честица а%ерицију%а241 за стварање еле&тричне

струје. ("та за!"#". >од не!ативно! ета распада еле&трон и неут

рална честица антинеутрино напу0тају јез!ро. $ри то%е се неутрону јез!ру претвара у протон и ато%с&и рој јез!ра расте за један'

−¿ X Z

A→ Y Z +1

A + β¿

.

$ри позитивно% ета распаду из јез!ра излази позитрон и честица

неутрино' а ато%с&и рој јез!ра се с%ањује за један. рзина изаче

них еле&трона' или позитрона' је пре&о 99 рзине светлости.

Cасподела енер!ије насталих еле&трона или позитрона је случајна'

та&о да постоји спе&тар енер!ија ета честица.

ета честице су е&вивалентне еле&трони%а. Cазли&а је у то%е 0то

ета честице потичу из јез!ра' а еле&трони се налазе у о%отачу ато%а. етачестице и%ају еле&трични наој е. Lихова %аса износи о&о 1I2 %асе

протона или неутрона. рзина појединачне ета честице зависи од то!а

&оли&у енер!ију и%а и варира у 0иро&о% опсе!у. Lихова енер!ија наноси

0тету 7иви% ћелија%а та&о 0то разија хе%ијс&е везе и ствара јоне.




<%исија ета честице до!ађа се &ада је однос роја неутрона и

протона у јез!ру превели&. 8%атра се да се неутрон транс5ор%и0е у

протон и еле&трон' с ти% да протон остаје у јез!ру' а еле&трон се изацује.

Aи%е се рој неутрона с%ањује за један' а повећава рој протона за један и

та&о настаје нови еле%ент. ета честица је често праћена и е%исијо% !а%азра&а. @а&он изацивања ета честице јез!ро јо0 уве& и%а ви0а& енер!ије&оју отпу0та у оли&у !а%а 5отона. Cадиоа&тивни распад технецију%а::'

&оји и%а преви0е неутрона да и ио стаилан' је при%ер ета распада.

Mначајнији ета е%итери суF 5ос5ор32' трицију%' у!ени&14' стронцију%

:' &оалт6' јод12:I131' цезију%13;.

ета е%итери и%ају %но!е употрее' посено у %едицинс&ој дија

!ностици и лечењу (5ос5ор32 и јод131/' али и у разни% индустриј&и%инстру%енти%а &оји слу7е за %ерење деине врло тан&их %атеријала.

ета честице у ваздуху се &рећу не&оли&о десетина центи%етара и ла&о се

зауставају чврсти% %атеријали%а. >ада ета честица остане ез енер!ије'

пона0а се &ао ило &оји дру!и слоодни еле&трон.

Га)а за!"#". Mа разли&у од ал5а и ета распада' &од !а%а

распада не долази до про%ене стру&туре јез!ра. $релазо% из поуђе

но! у основно стање' јез!ро е%итује један или ви0е !а%а 5отона

чија се енер!ија &реће у интервалу одkeV

а до не&оли&о MeV

а.

Dа%а зра& је &вант еле&тро%а!нетне енер!ије' тј. 5отон. Dа%а 5ото

ни су 5отони са најви0е енер!ије у еле&ро%а!нетно% спе&тру. Dа%а 5отонине%ају %асу и наеле&трисање' али и%ају врло висо&у енер!ију' о&о 1 пута већу од енер!ије 5отона у видиво% делу еле&тро%а!нетно! спе&тра.

Mо! висо&е енер!ије !а%а честице &рећу7и се рзино% светлости у ваздуху

%о!у прећи стотине хиада %етара пре не!о 0то потро0е енер!ију. Мо!у

проћи &роз %но!е %атеријале' у&учујући и удс&о т&иво. Врло !усти

%атеријали' попут олова' оично се &ористе за за0титу од !а%а зрачења.

Gо е%исије !а%а зра&а долази &ада јез!ро радиоа&тивно! ато%а и%апреви0е енер!ије' а оично прати е%исију ета честице. Nезију%13; је

доар при%ер радиоа&тивно! распада е%исијо% !а%а зра&а. @еутрон из

јез!ра се транс5ор%и0е у протон и ета честицу. Gодатни протон %ењаато% у арију%13;. =ез!ро изацује ета честицу' али јо0 уве& и%а ви0а&

енер!ије па е%итује !а%а 5отон да и се стаилизовало.

Cадиоа&тивни еле%енти &оји' е%итују !а%а зрачење' најра0иренијису извори зрачења. Моћ продирања !а%а зра&а и%а %но!о употреа. а&о

!а%а зраци %о!у продирати &роз %но!е %атеријале' они не чине те %атерија

ле радиоа&тивни%. @ај&ори0ћенији е%итери !а%а зра&а су &оалт6 (сте

рилисање %едицинс&е опре%е' пастеризација хране' лечење &арцино%а/'

цезију%13; (лечење &арцино%а' %ерење и &онтрола прото&а течности у

индустријс&и% процеси%а' истра7ивање подзе%них извора на5те/ итехнецију%::% (дија!ностич&е студије у %едицини/. Dа%а зраци &ористе се




и за поо0ање 5изич&их својстава дрвета и пласти&е и за испитивање

%еталних делова у индустрији.

6.2.1.2 Закон адиоактивно* а$%ада

У радиоа&тивној супстанци се налази вели&и рој радио

а&тивних ато%а. $роцес радиоа&тивно! распада је случајни процес

&оји је независан од споа0њих услова' &ао 0то су те%пература'

притиса&' итд. Mа&он &оји описује опадање роја јез!ара са вре%е

но% је ва7на статистич&а &ара&теристи&а та&во! процеса. @е&а се у

&рат&о% вре%енс&о% интервалу Δt

рој јез!OрO с%ањио за Δ N .

$о0то у сва&о% тренут&у јез!ро и%а исту вероватноћу распада' рој

распада Δ N

је пропорционалан роју нераспаднутих јез!ара у

то% тренут&у N (t ) и вре%енс&о% интервалу Δt

' тј.

Δ N =− λ ∙ N (t )∙ Δt

Величина λ

се назива кон!танта ра!пада или рзина распада. Aо

је вероватноћа распада јез!ра у јединици вре%ена.

з !орње! израза следи да је рзина про%ене 5ун&ције

N (t ) ' тј. dN (t )/dt , пропореионална управо 5ун&цији N (t ) '

dN (t )dt

=− λ ∙ N (t ) .

Cе0ење ове једначине је е&споненцијална 5ун&ција'

N (t )= N 0 ∙ e− λ ∙t

,

!де је N

0 почетни рој радиоа&тивних јез!ара у тренут&уt =0.

У тренут&уτ =1/ λ

рој нераспаднутих јез!ара %ањи је за

e=2,7 пута. Величинаτ

се назива !редње "реме #и"ота .

Mа&он радиоа&тивно! распада %о7е се написати у оли&уF

N (t )= N 0∙2−t /T



Јонизујуће зрачење $

!де јеT

пе риод полу ра!пада. Aо&о% вре%ена T половина од

почетно! роја јез!ара се распадне. У следеће% интервалу вре%ена

T

распадне се половина од то! роја. итд.' сл. 6.1. $ериодполураспада и &онстанта распада повезани су релацијо%F

T =ln 2

λ =

0.693

T

$ериод полураспада је 5изич&а величина &оја описује рзину ра

диоа&тивно! распада. #то је &раћи период полураспада' распад је

интензивнији. @а при%ер' за уран период полураспада је о&о4.5

%илијарде !одина' а за радију% 1600 !одина. $остоје та&ође

радиону&лиди &од &ојих је период полураспада %али делић

се&унде4.

+а, +-,

С&ика 6.1 (а/ Mа&он радиоа&тивно! распада' (% / Cадиоа&тивно зрачење

а&о се &оличина радиоа&тивне супстанце %о7е изразити %а

со%' %но!о је по!одније описати &оличину радиоа&тивне супстанце

4 Pесто су радиону&лиди настали ал5а и ета распадо% радиоа&тивни. Mо! то!а

настаје низ узастопних распада све до& се не створи стаилно јез!ро. У природи

постоје три радиоа&тивна низаF уранов (Q23J/ ' а&тиноуранов (Q23"/ и торију%

ов низ (RS232/. 8ва три низа се завр0авају различити% стаилни% изотопи%а

олова. @е&и од ве0тач&их радиоизотопа улазе у четврти' хипотетич&и низ непту

нију%а (TU23;/.



Физика околине-практикум &

по%оћу а&тивности. 'кти"но!т не&е супстанце је рој распада у је

диници вре%енаF

A (t )=|dN (t )

dt

|>ори0ћење% за&она радиоа&тивно! распада' а&тивност не&е супс

танце у зависности од вре%ена A (t ) , %о7е се написати у оли&уF

A (t )= A (0 ) e− λt , A (0 )= λ N 0

!де је A (0 ) а&тивност у почетно% тренут&у. =единица за а&тивност

у SI систе%у је %екерел (B) . Cадиоа&тивна супстанца и%а

а&тивност од једно! е&ерела а&о се у једној се&унди до!ађа један

распад ".

Mа описивање радиоа&тивности та&ође се &ористе специ5ичнаа&тивност и &онцентрација а&тивности. (пе)и*ична акти"но!т је

а&тивност јединичне %асе.

!=dA

dm ,[ ! ]=B

kg

+он)ентра)ија акти"но!ти представа а&тивност јединично! волу

%ена радиоа&тивне супстанцеF

"= dA

dV , [ " ]=B

m3

з познате а&тивности A и периода полураспадаT ,

%о7е се

одредити %аса

m чисте радиоа&тивне супстанце одређене врстеF

m= A ∙ T ∙ M

N A ∙ ln (2)

!де је M %оларна %аса' а N A Bво!адров рој.

" 8тара' %но!о већа јединица је кири ' 1C#=3.7 ∙1010

B .



Јонизујуће зрачење 1,

6.2.2Р"нд*"н$ко за!"#"

Eзрачење је еле&тро%а!нетно зрачење слично светлости' али са

ви0о% енер!ијо%. Уређаји за !енерисање Eзра&а и%ају ва&уу%ирану ста&

лену цев на чији% &рајеви%а су поставене еле&троде' не!ативна &атода и

позитивна анода' сл.6.2(а/. @а еле&троде је доведен висо&и напон &оји

%о7е ити у распону од не&оли&о хиада волти до не&оли&о стотинахиада волти. Cазли&а потенцијала тада еле&троне' с&упене на &атоди'

урзава пре%а аноди те они ударају у %еталну плочу са вели&о% енер!ијо%.

$ри судару са %етално% плочо%6 еле&троне ће привући позитивно наеле&

трисано јез!ро ато%а %етала' при че%у се с%ањује енер!ија еле&трона'

долази до е%исије Eзра&а. @астало зрачење састоји се од &онлинуира

но! и &ара&теристично! спе&тра.

6 Вели&и део енер!ије еле&тронс&о! снопа на аноди се претвара у топлоту па се сто!а цеви

за !енерирање висо&оенер!етс&их Eзра&а често хладе водо%.




+а, +-,

С&ика 6.2 (а) Cенд!енс&а цев' (б) Cенд!енс&и спе&тат

/онтин0иано "нд*"н$ко за!"#" настаје &очење% рзих

еле&трона у аноди. >инетич&а енер!ија %ало! дела еле&трона прет

вара се у еле&тро%а!нетно зрачење' тј. 5отоне различитих енер!ија.

@ајвећа енер!ија 5отона настаје &ада се сва &инетич&а енер!ија еле

&трона претвара у енер!ију 5отона. @ај&раћа таласна ду7ина λm

за&очно! зрачења одређена је напоно% $ урзавања еле&трона'

λm= % ∙ "

e ∙$

!де је % $лан&ова &онстанта'"

рзина светлости'e

наој

еле&трона.

нтензитет за&очно! зрачења је пропорционалан јачини стру

је еле&тронс&о! снопа' &вадрату напона и ато%с&о% роју еле%ента

%атеријала аноде. Мини%ална таласна ду7ина &онтинуирано! спе&

тра је независна од врсте аноде' једна&а је за све %атеријале и зави

си са%о од анодно! напона. >ада се за одређени %атеријал аноде

повећава напон' тада расте и &оличина зрачења' а %а&си%у% енер

!ије се по%ера пре%а %ањи% таласни% ду7ина%а' сл.6.2(/.

/аакт"и$ти!но "нд*"н$ко за!"#" настаје на следећи

начин. Урзани еле&трони вели&их енер!ија изацују еле&троне из

најни7их ато%с&их енер!етс&их нивоа у ато%и%а аноде (унутра0ња

јонизација/. @астала празна %еста се попуњавају еле&трони%а из

ви0их енер!етс&их нивоа. >од та&вих прелаза се е%итују 5отони

чија је енер!ија једна&а разли&а%а енер!етс&их нивоа. Aа&во зраче




ње' &оје се састоји од 5отона енер!ија &ара&теристичних за еле%ент

аноде' суперпонира се на &онтинуирано зрачење' сл.6.2(/.

Gа и се створило &ара&теристично зрачење потреан је

&ритични напон' односно да еле&трони и%ају довоно енер!ије за

унутра0њу јонизацију ато%а аноде. B&о је анодни напон %ањи од&ритично! постоји' са%о &онтинуирани спе&тар.

и)"на "нд*"н$ко* за!"#а. Вели&а %оћ продирања Eзра&а

чини идеални% за &ори0ћење у %едицинс&ој дија!ностици' али и за разне

индустријс&е сврхе. Међути%' висо&а енер!ија Eзра&а %о7е узро&овати

јонизацију и чини Eзра&е иоло0&и опасни% а&о апсорована доза није

испод %ини%у%а.

У ренд!енс&и% уређаји%а се %о7е ре!улисали интензитет испе&тар зрачења изоро% %атеријала аноде' разни% 5илтри%а на

излас&у зрачења из цеви и еле&трични% &ара&теристи&а%а уређаја'

односно напоно% и струјо% ренд!енс&е цеви. Већина при%ена ренд

!енс&о! зрачења се заснива на прозрачивању %атеријала &оји се

разли&ују у апсорпцији зрачења ' на при%ер у %едицини и де5е&то

с&опији. Метода прозрачивања састоји се у ре!истровању ренд!ен

с&о! зрачења на&он пролас&а &роз %атеријал по%оћу 5луоресцент

них застора' 5ил%ова или дете&тора зрачења.

X-зрачење се та&ође &ористи у %етода%а анализе %атеријала.

Метода ренд!енс&е 5луоресценције се заснива на поуђивању и ре

!истровању &ара&тертистично! зрачења хе%ијс&их еле%ената прису

тних у испитивано% узор&у. Метода ренд!енс&е ди5ра&ције &ористисе за стру&турну анализу %атеријала. $ри то%е се &ористи прили

7но %оно&ро%атс&о X-зрачење' односно 5илтрирано &ара&теристи

чно зрачење/.

6.3Е4УДЕ5ОВАЊЕ ЗРАЧЕЊА И СУСТАНЕ

$рили&о% пролас&а јонизујуће! зрачења &роз %атеријалну средину

долази до про%ене својстава &а&о супстанце та&о и са%о! зрачења. $озна

вање %еђуделовања јонизујуће! зрачења и супстанце итно је &од процене

0тетно! деловања ово! зрачења' &од изора %етода ње!ове дете&ције и за

0тите од зрачења. $о&азује се да су %еханиз%и %еђуделовања еле&тро

%а!нетно! и &орпус&уларно! зрачења и супстанце различити.




С&ика 6. $ролаз зрачења &роз супстанцу

6..1 Е&"кто)а*н"тно за!"#"

Међуделовање еле&тро%а!нетно! зрачења (E' γ / и супстанце одвија

се путе% 5отоеле&трично! е5е&та' >о%птоново! е5е&та и стварања еле&

тронпозитрон пара. $ри то%е долази до апсорпције иIили расејања 5отонаи јонизације %атеријалне средине.

7ото"&"кти!ни "'"кат. Gо 5отоеле&трично! е5е&та долази а&о је

енер!ија упадних 5отона <М зрачења већа од енер!ије везаних еле&трона у

ато%и%а %атеријалне средине. У то% случају %о7е доћи до апсорпције5отона и јонизације ато%а. $ре%а за&ону одр7ања енер!ије' &од ово! процеса' енер!ија 5отона једна&а је зируF енер!ије јонизације ато%а' излазно!

рада и &инетич&е енер!ије еле&трона' респе&тивно.

%&= ' (+ A#+m )

2

2

/о)%тонов "'"кат. <нер!ија 5отона <М зрачења %о7е се и дели%ично

апсоровати од стране слоодни% или везани% еле&трона у %атеријалној

средини. У то% случају' апсорована енер!ија се расподеује на еле&трон и

расејано зрачењеF

%&= 'e+% &*

Aаласна ду7ина расејано! зрачења је већа од таласне ду7ине упадно!

зрачења и зависи од у!ла расејања. $ре%а то%е' &од >о%птоново! е5е&та

<М зрачење се дели%ично апсорује и расејава' а %атеријална средина

јонизује а&о су еле&трони везани.

/"а8и9а %аа "&"ктон:%озитон. B&о је енер!ија <М зрачења довоно

вели&а' тада прили&о% пролас&а 5отона поред ато%с&о! јез!ра' %о7е доћи




до стварања еле&трона и позитрона. Mа то је потрено да енер!ија 5отона

уде већа од 1.02 M eV ' &оли&о износи енер!ија %ировања пара

еле&тронпозитрон. Ви0а& енер!ије 5отона се расподеује &ао &инетична

енер!ија еле&трона и позитрона. @овонастали позитрон се рзо анихилираса еле&троно% из %атеријалне срединенастају два 5отона &оји се &рећу у

супротни% с%ерови%а са енер!ијо% од по ." 1 M eV

.

>оји ће од ова три процеса ити до%инантан' зависи од енер!ије

5отона упадно! зрачења и са%е супстанце' сл. 6.4. ?отоеле&трични е5е&ат

се у!лавно% одвија при нис&и% енер!ија%а 5отона' од (.1 ."/ VHW' и

те0&и% ато%и%а. >од ви0их енер!ија 5отона' од (." K "/ VHW' прео

владава >о%птонов е5е&ат' а &од енер!ија ви0их од " VHW до%инантан је

процес &реације пара еле&тронпозитрон. $ре%а то%е' прили&о% пролас&а

еле&тро%а!нетно! зрачења &роз супстанцу долази до апсорпције' при ни7и% енерија%а' и распр0ења при ви0и% енер!ија%а. У сва&о% случају'

пролас&о% &роз %атеријалну средину' интензитет <М зрачења опада.

С&ика 6.; Међуделовање XV зраче

ња и супстанце

нтензитет %онохро%ат

с&о% <М зрачења' прили&о% про

лас&а &роз хо%о!ену супстанцу

деине d ' с%ањује је

е&споненцијалноF

I = I 0e− +d '

!де је I

0 интензитет упадно!

зраења' а +[m−1] линеарни кое*и-)ијент атенуа)ије (слаења/

зрачења супстанце. >ое5ицијент атенуације зависи од енер!ије зрачења и

природе супстанце и представа зир линеарних &ое5ицијенатаапсорпције' расејања и &реације параF

+ ( λ )= -e ( λ )+ e ( λ )+ k/ ( λ ) .

$оред &ое5ицијента атенуације' с%ањење интензитета зрачења при

ли&о% пролас&а &роз %атеријалну средину %о7е се описати и деино%

полуапсорпције. е%.ина полуапорп)ије 0

представа ону деину

супстанце при &ојој се интензитет зрачења с%ањи два пута. @ије те0&о




по&азати да је 0=ln 2/ + ' и да се' при деини слоја d=n0 '

интензитет зрачења с%ањује 2n

пута.

У таели су дате вредности деине полуапсорпције %е&их %атери јала &оји се најче0ће &ористе у за0тити од јонизујуће! зрачења. з таеле

се види да је олово најоа за0тита од <М зрачења.

Та-"&а 6.1 Gеине полуапсорпције за не&оли&о %атеријала

3ат"и9а& <[=>] ϱ [kg/m3]

9лово 1. 11 3

етон 6.1 3 33

Pели& 2." ; J6

Вода 1J 1

Gрво 2: "6

Ваздух 1" 1.2

6..2 /о%0$к0&ано за!"#"

нтера&ција &орпус&уларно! зрачења (еле&трони' протони' α чести

це' неутрони' те0&и јон/ и супстанце зависи' пре све!а од наеле&трисања

честица. @аеле&трисане честице дире&тно интера!ују са еле&трони%а у

саставу ато%а и %оле&ула супстанце' при че%у долази до њихово! поу

ђивања иIили јонизације. 8а%е честице зрачења' при ови% интера&ција%а

%ењају с%ер &ретања и постепено !уе енер!ију. Mо! то!а је пут &оји чес

тице пређу до зауставања дале&о већи од дуине продирања у супстанци.Gеина слоја супстанце на &ојој се рој честица упадно! зрачења с%ањи

на половину' представа домет че!ти)а.

С&ика 6.? Међуделовање &орпус

&уларно! зрачења и супстанце

Pестице ез наеле&три

сања не делују дире&тно еле&

трични% сила%а са еле&трони%а

у ато%и%а или %оле&ула%а' већ

једино ну&леарни% сила%а са

ато%с&и% јез!ра%а. Међути%'зо! %алих ди%ензија јез!ара'

ова %еђуделовања су вео%а рет




&а' та&о да се честице ез наеле&трисања &рећу &роз супстанцу !отово

слоодно. Gо %еђуделовања долази са%о при дир&тно% судара ових честица

са ато%с&и% јез!ри%а' та&о да неутрално &орпус&уларно зрачење и%а

вели&у продорну %оћ.

6.; ИЗВОРИ ЈОНИЗУЈУЋЕГ ЗРАЧЕЊА

звори јонизујуће! зрачења %о!у се поделити на природне и ве0

тач&е. $рироднопозадинс&о зрачење потиче из три !лавна извораF

1. ко!мичко зрачење'

2. природно зрачење радиоакти"ни/ материјала и

. радон.

>ос%ич&о зрачење долази из све%ира и у&учује висо&оенер!етс&е про

тоне' еле&троне' !а%а зра&е и Eзра&е. $ри%арни радиоа&тивни еле%енти у

природи су уран' торију%' &алију% и њихови радиоа&тивни деривати. 9ви

еле%енти е%итују ал5а и ета честице или !а%а зра&е. Међути%' већина

природно! зрачења потиче од !аса радона' &оји је проду&т распада урана и

торију%а. Cадон се е%итује из тла и &онцентри0е се у з!рада%а.

Dлавни &орисници ве0тач&о! јонизујуће! зрачења суF %едицинс&е

установе' установе за истра7ивање и учење' ну&леарни реа&тори и њихове

по%оћне установе. Мно!е од ових установа стварају радиоа&тивни отпад' а

не&е отпу0тају &онтролисане &оличине зрачења у природу. Cадиоа&тивни

%атеријали се &ористе и у разни% производи%а &ао 0то су дуван' !рађевинс&и %атеријали' телевизори' ренд!енс&и систе%и на аеродро%и%а' дете

&тори ди%а' еле&тронс&е цеви' радиоа&тивни !ро%орани итд.

6.;.1 иодни извои 9ониз090@"* за!"#а

/о$)и!ко за!"#" чини о&о 13 Y од у&упно! природно! позадин

с&о! зрачења. Gели се на два типа' примарно и !екундарно. $ри%арно &ос

%ич&о зрачење састоји се од честица врло висо&их енер!ија (до 1018

1V

/. Aо су у!лавно% протони' ал5а честице' те7и јони и еле&трони. Вели&ипостота& при%арно! &ос%ич&о! зрачења потиче изван 8унчево! систе%а' а

један део долази од 8унца.

Врло %ало при%арно! &ос%ич&о! зрачења продире до Mе%ине по

вр0ине. Вели&а већина реа!ује са Mе%ино% ат%ос5еро% производећи

се&ундарно &ос%ич&о зрачење (састоји се од 5отона' еле&трона' неутрона и

!а%а зра&а/ &оје долази до повр0ине. Bт%ос5ера и Mе%ино %а!нетно по

е се пона0ају &ао 0тит од &ос%ич&о! зрачења с%ањујући &оличину зра

чења &оја долази до повр0ине. @а &ос%ич&о зрачење утиче и 8унчева

а&тивност чије појачање проузро&ује појачање Mе%ино! %а!нетно! поа' а

ти%е и слаење учин&а &ос%ич&о! зрачења. Dоди0ња доза апсоровано!




&ос%ич&о! зрачења зависи од над%орс&е висине. $росечн !оди0ња доза се

удвостручује на сва&их 2 %етара над%орс&е висине. $утовање авионо%

%о7е повећати !оди0њу дозу &ос%ич&о! зрачења' зависно од учесталости и

висини лета и вре%ену проведено% у ваздуху.

Та-"&а 6.2 @ајче0ћи ну&лиди &оји су резултат &ос%ич&о! зрачења

Н0к&ид "иод %о&0а$%ада Активно$т

у!ени&14 ";3 !од. .22 Z[I\

трицију% 12.3 !од. 1.2 ] 13 Z[I^\

ерилију%; "3.2J дана .1 Z[I^\

иодно за!"#" адиоактивниA )ат"и9а&а. Cадиоа&тивни %а

теријали присутни су свуда у природи' у тлу' стена%а' води' ваздуху и

ве!етацији. @ајва7нији ну&лиди' 0то се тиче природно! зрачења' су &али ју%' уран и торију%. 9ви ну&лиди присутни су јо0 из вре%ена стварања

Mе%е и и%ају врло вели&е периоде полураспада' често и реда 1 %илиона

!одина. B&тивност ових ну&лида вре%ено% се с%ањивала па је' на при%ер'

дана0ња доза &алију%а 4 упола %ања не!о у вре%е стварања Mе%е.

Та-"&а 6. @ајва7нији природни ну&лиди (* ppm - parts per million/

Н0к&ид "иод %о&0а$%ада Активно$туран23" 7.04 × 108 год. 0.72 % природног уранауран23J 4.47 × 109 год. 99.2745% природног урана

ториј у% 232 1.41 × 1010 год. 1.6 do 20 ppm * у обичнимстнама

радиј у% 226 1.6 × 10! год.16 "# $& у &речња&у' 48 "# $&

у вул&анс&и% стена%а

радон222 !.82 дана пле%енити !ас' 0.6 (28 "# $m! &алију%4 1.28 × 109 год. тло ( 0.0!7 do 1.1 "#$&

$риродна радиоа&тивност %о7е се наћи у тлу' у о&еани%а' у удс&о% телу' !рађевинс&и% %атеријали%а итд. У Aаели 6.4 наведенису не&и

природни радиону&лиди у удс&о% телу' а у Aаели 6." су наведени не&и

уоичајени !рађевинс&и %атеријали и процене &онцентрације урана' тори

ју%а и &алију%а у њи%а.

Та-"&а 6.; $риродни радиону&лиди у удс&о% телу

Н0к&ид 3а$а Активно$т Дн"вни 0но$ н0к&ида

уран 90 ) & 1.1 "# 1.9 ) &

торију% !0 ) & 0.11 "# ! ) &



Јонизујуће зрачење 1$

&алиј у% 4 17 m& 4.4 "# 0.!9 m& радиј у% !1 p& 1.1 "# 2.! p&

у! ен и&14 22 & !.7 "# 1.8 &трицију% 0.06 p& 2! "# 0.00! p&

полониј у% 0.2 p& !7 "# 0.6 ) &

Та-"&а 6.? $риродни радиону&лиди у не&и% !рађевинс&и% %атеријали%а

Материјал 0ан тои90) ка&и90)

0 0 0

+ранит 6! 8 1184,са- 6 7 414

мнт 46 21 2!7/тон од&речња&а

!1 8.5 89

/тон одпс-а

11 8.5 !85

Малтер 14 12 89Ве0тач&и гипс 186 66 5.9

,риродни гипс 15 7.4 148ро ( ( !!!0

+инна оп-а 111 44 666

Радон. Cадон је природни радиоа&тивни !ас &оји је присутан свуда

на Mе%и и доприноси прили7но половини изло7ености природно% поза

динс&о% зрачењу. Верује се да изло7еност пови0ени% &оличина%а радона

сва&е !одине узро& на хиаде с%рти од &арцино%а плућа. Cадон' _`222

(период полураспада 3.J2 дана/ је проду&т распада радију%а' _O226' &оји

потиче од урана Q23J. Aорон _`22' (период полураспада "6 a/ је проду&т

распада торију%а RS232' и присутнији је у Mе%иној &ори од радона.

Међути%' зо! врло &рат&о! периода полураспада' торон нестаје пре не!о

0то напусти тло и не%а значајније! иоло0&о! е5е&та.Вели&и део дозе зрачења не потиче од са%о! радона' не!о од ње!о

вих проду&ата &оји е%итују ал5а честице' полонију%а b-21J (период по

лураспада 3 %ин/ и b-214 (период полураспада .164 ca/ те ета е%итера

из%ута Z+214 (период полураспада 1:.; %ин/. $роду&ти &оји настају

распадо% радона чине 5ине аеросоли &оји се удисање% уносе у плућа. >а&о

су то уједно ал5а и ета е%итери висо&е енер!ије' опасност је вели&а.

$росечна доза природно! позадинс&о! зрачења у!лавно% зависи од

!еоло0&их 5а&тора' рудни&а' &оличине радију%а и радона у залиха%а воде.

Висо&е &оличине радона повезују се са !ранитни% вул&анс&и% стена%а'

&варцни% стена%а' 5ос5атни% залиха%а и не&и% пе0чани% пла7а%а &оје



Физика околине-практикум 1&

садр7е висо&е &оличине урана и торију%а' чији% распадо% настаје радон.

>онцентрација радију%а226 у 5ос5атни% руда%а је о&о 4 ' па руда

&оја је лизу повр0ине узро&ује врло висо&е &онцентрације радона. Dлавни

извор радона222 у ат%ос5ери (нај%ање J Y/ су е%исије из стеновитих

5ор%ација лизу Mе%ине повр0ине &оје су производ распада урана23J'пре&о радију%а226' до радона222.

Cадон %о7е доспети у &уће из разних извора и на разне начине.

>онцентрацији радона у &ућа%а најви0е доприноси тло из &о!а радон %о7е

изаћи &роз веће или %ање отворе у те%еи%а &ућа. удући да радон &онс

тантно излази из тла' уве& је присутан у ваздуху' али у одређени%

о&олности%а &онцентрација радона у з!ради %о7е ити значајно већа од

нор%алне &онцентрације у ваздуху. Већина з!рада и%а о!раничен просторса о!раничени% &ретање% ваздуха и споро% из%ено% са споа0њи%

ваздухо%. >ада радон једно% уђе у з!раду' долази до ње!ово! распада и

повећања &онцентрације проду&ата то! распада. Cазли&а у притис&у !лавни

је начин прелас&а радона из тла у з!раде удући да је притиса& унутар

з!рада оично ни7и не!о у тлу. >онцентрација радона по правилу је најве

ћа у подру%у и у призе%у. >онцентрација на прво% спрату је упола %ања'

до& је &онцентрација радона изнад прво! спрата зане%арива. >онцентра

ција радона унутар з!раде оично је 23 пута већа не!о на отворено%.

6..2 В"Bта!ки извои 9ониз090@"* за!C#а

Ве0тач&и извори су по својој природи и учин&у идентични природ

ни% извори%а. зло7еност зрачењу просечне осое износи о&о 3.6 089

!оди0ње' од че!а J1 Y потиче из природних извора. $реосталих 1: Y

долази из ве0тач&их извора зрачења. @е&и ве0тач&и извори зрачења утичу

на чове&а &роз дире&тно зрачење' до& дру!и попри%ају оли& радијацијс&о!

тровања и озрачују чове&а изнутра. @ајзначајнији извори ве0тач&о! зра

чења &оји%а су уди изло7ени потичу из %едицинс&их процедура' &ао 0то

су дија!ностич&и Eзраци' ну&леарна %едицина и терапија зрачење%. Dлав

ни радиону&лиди &оји се &ористе у %едицини су јод131' технецију%::%'

&оалт6' иридију%1:2 и цезију%13;. 9ни се рет&о испу0тају у о&олину.

Та-"&а 6.6 @ајва7нији ве0тач&и радиону&лиди

Н0к&ид "иод %о&0а$%ада Изво

трицију% 12.3 !од.5изиони реа&ториd производња

ну&леарно! ору7ја

јод131 J.4 данапроду&т 5изијеd &ористи се у %едицинс&е

сврхе

јод12: 1."; ] 1; !од. 5изиони реа&ториd тестирање ору7ја

цезију%13; 3.1; !од. 5изиони реа&ториd тестирање ору7ја

стронцију%: 2J.;J !од. 5изиони реа&ториd тестирање ору7ја

технецију%:: 2.11 ] 1" !од. проду&т распада %олидена::

плутонију%23: 2.41 ] 14 !од. проду&т о%ардовања урана23J




неутрони%а

У %ање% степену уди су изло7ени и зрачењу &оје потиче из ци&

луса ну&леарно! !орива' &оји у&учује читав низ од ис&опавања и ораде

урана' пре&о ну&леарних реа&тора па све до одла!ања радиоа&тивно! отпада. Међути%' учинци та&ве изло7ености јо0 уве& нису поуздано из%ерени.У случају ну&леарно! рата' !а%а зраци из падавина произведених ну&леар

ни% ору7је% највероватније и проузро&овале највећи рој 7ртава.

Јониза8иони д"т"ктои ди)а садр7е %алу &оличину а%ерицију%а 241

у!рађено! у златну завојницу унутар јонизационе &о%оре. Aа завојница је деине

о&о 1 ec' дија%етра о&о 3 до " cc' а те7ине ." \. $росечна а&тивност завојнице

је о&о 1 ef+. B%ерицију% е%итује ал5а честице и нис&о енер!етс&е !а%а зра&е.

Вре%е полураспада а%ерицију%а је о&о 432 !одине 0то значи да се распада врло

споро и да дете&тор ди%а' на&он 0то %у исте&не радни ве& (1 !одина/' задр7авасвоју почетну а&тивност. Mавојница дете&тора је оло7ена слоје% срера деели%

о&о .2" cc и слоје% паладију%а деине 2 ec. 9ва&ва оло!а је довоно деела

да задр7и радиоа&тивни %атеријал' али је довоно тан&а да пропусти ал5а чести

це. =онизациона &о%ора дете&тора састоји се од две %еталне плоче' једне пози

тивно наеле&трисане' а дру!е не!ативно.

Моле&ули ваздуха' саставени у!лавно% од ато%а &исеони&а и азота' при

судару са ал5а честица%а &оје е%итује а%ерицију%' !уе еле&трон и постају јони

зовани. Cезултат су позитивни јони &исеони&а и азота' и не!ативно наеле&трисани

еле&трони. $озитивни јони &рећу се пре%а не!ативно наеле&трисаној плочи' до& се

не!ативни еле&трони &рећу пре%а позитивној плочи. Aо &ретање ствара слау' али

сталну еле&тричну струју. >ада ди% продре у јонизациону &о%ору' он о%ета струју

удући да се честице ди%а ве7у за јоне и враћају их у неутрално стање чи%е се

с%ањује струја. >ада струја опадне испод одређено! пра!а' о!ла0ава се алар%.

=онизациони дете&тори ди%а врло рзо реа!ују &од по7ара са сна7ни% пла%ено%

&оји производи %ало ди%а.

(а/ (/

С&ика 6.6 +а, =онизациони дете&тор ди%а' +-, Cадиоа&тивни !ро%оран

Dлавна опасност од јонизационо! дете&тора ди%а је ње!ова радиоа&тивна

&о%понента а%ерицију%241. B%ерицију% је отпадни проду&т ну&леарних реа&тора




и налази се оло7ен унутар дете&тора. Међути%' у&оли&о дође до о0тећења дете&тора за вре%е по7ара' а%ерицију% се %о7е ослоодити и тада се ла&о апсорује у

плући%а и %о7е изазвати &арцино% и !енетс&а о0тећења. У највећој су опасности

деца &оји%а се напу0тени дете&тори ди%а %о!у учинити зани%иво% и!рач&о%.

Радиоактивни *о)о-ани &ористе радиоа&тивно зрачење за јонизацију

ваздуха изнад !ро%орана. Aи%е се повећава проводност ваздуха' па се та&о ус%е

рава и по%а7е пра7њење ат%ос5ерс&о! еле&трицитета на 7еено% %есту. =они

зујуће пое радиоа&тивно! !ро%орана простире се у пречни&у од 3 c изнад

!ро%орана' а &а&о и%а оли& &упе о&ренуте на!оре' не делује на призе%не слојеве.

Међути%' а&о !ро%оран падне с &рова или са стуа на зе%у' зрачење у ње!овој

лизини 0ири се хорионтално па се тада у поу зрачења %о!у наћи и уди ;. @ај

заступенији радиону&лиди у !ро%орани%а су &оалт6 и еуропију%1"2 и 1"4.

Н0к&"ана о0D9а. Aри уоичајена типа ну&леарно! ору7ја суF 5изиона

о%а' 5узиона о%а и права о%а.

Физиона %ом%а &ористи енер!ију ну&леарне 5изије' !де се те0&а јез!ра

урана или плутонију%а о%ардују неутрони%а и цепају у ла&0е еле%енте. ?изи

оне о%е &ористе хе%ијс&и е&сплозив да &о%при%ују под&ритичну &оличину

урана23" или плутонију%а у !усту' над&ритичну %асу &оја се онда изла7е извору

неутрона. Aи%е се започиње не&онтролирана ланчана реа&ција &оја производи ве

ли&е &оличине енер!ије. =едан &ило!ра% урана23"произведе J2 A= енер!ије.

Фузионе %ом%е се заснивају на ну&леарној 5узији' !де се ла&а јез!ра' попут

водони&а или хелију%а' спајају у те7и еле%ент и при то%е испу0тају вели&е

&оличине енер!ије. ?узионе о%е називају се јо0 и @о%е јер и% је 5узионо!ориво најче0ће у оли&у водони&а' или тер%ону&леарне о%е' удући да 5узи

она ланчана реа&ција захтева е&стре%но висо&е те%пературе. @о%а и%а при%арни уређај (5изиону о%у/ &оји детонира и започиње 5узиону реа&цију у

се&ундарно% уређају (5узионо !ориво/. Aеоријс&и се %о7е повезати нео!раничен

рој се&ундарних уређаја и ти%е постићи значајно већа сна!а од 5изионе о%е.

:р.а"а %ом%а је тер%ин за радиоло0&о ору7је' тј. нену&леарну о%у &оја

распр0ује радиоа&тивни %атеријал &оји се налази унутар о%е. >ада о%а

е&сплодира' распр0ени радиоа&тивни %атеријал узро&ује радиоа&тивну &онта%и

нацију и захваћено подручје %о7е учинити непри&ладни% за 7ивот на десетине

!одина. @а&он напада на 8BG 21. !одине' један од највећих страхова западних

влада је терористич&и напад право% о%о% на насеена подручја.

@ајсна7нија %одерна тер%ону&леарна ору7ја' оси% при%арно! 5изионо!

уређаја и се&ундарно! 5узионо! уређаја' садр7е и споа0њу ус&у од урана. рзинеутрони из 5узионе 5азе узро&ују 5исију урана чи%е се %но!остру&о повећава

сна!а ору7ја. $остоје јо0 два типа напредних тер%ону&леарних ору7јаF &оалтна

о%а и неутронс&а о%а.

; Cадиоа&тивни !ро%орани су у 8рији почели да се поставају седа%десетих !одина про

0ло! ве&а. 1:J6. !. донет је Закон о за;тити од јонизујуће< зрачења' &оји% је зарањено

поставање нових и дат ро& десет !одина да се у&лоне стари радиоа&тивни !ро%орани.

а&о је тај ро& исте&ао' остало је да се у&лони јо0 о&о 13 радиоа&тивних !ро%орана.

$ре&о 2 их је до сада у&лоњено. У%есто радиоа&тивних' данас се поставају езедни

!ро%орани !ро%орани са рани% стартовање%.




+о%алтна %ом%а &ористи &оалт у усци' а 5узиони неутрони претварају&оалт у &оалт6' сна7ан е%итер !а%а зрачења са вре%ено% полураспада од ".26

!одина. >оалт6 %о7е узро&овати те0&у радиоа&тивну &онта%инацију захваће

но! подручја. ницијално !а%а зрачење 5исионих проду&ата е&вивалентне о%е

са урано% у споа0њој усци је сна7није од &оалта6F 1" пута на&он једно!сатаd 3" пута на&он једне недееd " пута на&он једно! %есецаd и отприли&е је

једна&о на&он 6 %есеци. @а&он једне !одине зрачење &оалта6 постаје J пута јаче

од проду&ата 5исије урана' а на&он пет !одина 1" пута јаче. >оалтна о%а %о7е

произвести е&стре%но радиоа&тивне падавине и чини захваћено подручје изузетно

непри&ладни% за 7ивот.

Неутрон!ка %ом%а је %ало тер%ону&леарно ору7је &од &оје! се неутрони'

!енерисани 5узијс&о% реа&цијо%' на%ерно не апсорују унутар ору7ја' већ и% се

допу0та да изађу. 8поа0ња ус&а ору7ја израђена је од хро%а и ни&ла чи%е је

о%о!ућен излаз висо&оенер!етс&их неутрона. Aо је висо&о дестру&тиван %ехани

за%' иа&о су топлотни и ударни учинци ова&ве о%е %ањи не!о &од стандардних

ну&леарних ору7ја. @еутрони и%ају већу %оћ продирања од !а%а зрачења иило0&и су 0тетнији' 0то је довело до идеје о о%и &оја и %о!ла поити свеуде на не&о% подручју уз %ини%алну 5изич&у 0тету.

<нер!ија ну&леарно! ору7ја се %ани5естује у четири !лавна оли&а

• удар' 46Y у&упне енер!ије'

• топлотно зрачење' 3" Y у&упне енер!ије'

• јонизујуће зрачење' " Y у&упне енер!ије и

• радиоакти"не пада"ине' "1 Y у&упне енер!ије.

=онизујуће зрачење' изазвано ну&еларно% е&сплозијо%' сачињавају неу

трони' !а%а зраци' ал5а честице и еле&трони &оји се &рећу е&стре%но вели&и%рзина%а. @еутрони су ис&учиво проду&т 5исије и 5узије' до& су !а%а зраци

та&ође проду&т тих реа&ција' али и резултат распада проду&ата 5исије. нтензитет

јонизујуће! зрачења с%ањује се са повећање% удаености од %еста е&сплозије. У

лизини е&сплозије зрачење неутрона јаче је од !а%а зрачења' а са повећање%

удаености зрачење неутрона постаје зане%ариво у односу на !а%а зрачење.

Cадиоа&тивна &онта%инација на&он ну&леарне е&сплозије појавује се у

оли&у радиоа&тивних падавина и радиоа&тивности изазване неутрони%а' и то из

три извораF проду&ти 5исије' 5изионо !ориво и радиоа&тивност изазвана неутро

ни%а. ?изиони проду&ти резултат су цепања урана или плутонију%а. $остоји

пре&о 3 различитих проду&ата 5исије са различити% вре%ени%а полураспада' од

не&оли&о се&унди до не&оли&о !одина' а најче0ће е%итују ал5а и ета честице.

@у&леарна ору7ја релативно су нее5и&асна 0то се тиче ис&ори0ћавања

5исионо! !орива. Вели&и део урана и плутонију%а ива распр0ен на&он е&спло

зије' а да није про0ао 5исију. Aа&ви %атеријали споро се распадају е%итујући ал5а

честице и релативно су %але ва7ности. @еутрони &оје е%итује иницијално ну&ле

арно зрачење проузро&ују радиоа&тивност остата&а ору7ја' али и тла' ваздуха иводе на %есту е&сплозије. Bто%с&а јез!ра' &оја су изло7ена зрачењу неутрона'

везују неутроне и та&о постају радиоа&тивна.

Радиоактивни от%ад. Cадиоа&тивни %атеријали &оји се &ористе у

различити% при%ена%а постају вре%ено%' дели%ично или потпуно' неупотреи

ви али често и дае садр7е вели&и део радиоа&тивности &оју су и%али' или




сте&ли' за вре%е употрее (нпр. истро0ени извори зрачења или ис&ори0ћенону&леарно !ориво/. B&о се не %о7е прерадити за поновну или дау употреу'

односно а&о на&он прераде преостану неупотреиве радиоа&тивне супстанце'

доија се радиоа&тивни отпад. Lе!ова се радиоа&тивност вре%ено% с%ањује' те

%о7е постати незнатна већ за не&оли&о дана или %есеци' али отпад %о7е остати иопасно радиоа&тиван јо0 %но!о !одина. 9си% то!а' у процесу &ори0ћења радио

а&тивних %атеријала' %о!у постати радиоа&тивни и %но!и оични %атеријали и

пред%ети &оји са њи%а долазе у додир или су у њиховој лизини. Aа&ви gоичниg

пред%ети и ствари' чине данас највећи део радиоа&тивно! отпада. @ајопаснији део

радиоа&тивно! отпада јесте ис&ори0ћено ну&леарно !ориво' односно висо&оа&

тивни отпад &оји преостаје на&он ње!ове евентуалне прераде. а&о чини те&

не&оли&о постота&а волу%ена у&упно! радиоа&тивно! отпада у свету' висо&оа&тив

ни отпад садр7и ви0е од : Y ње!ове радиоа&тивности.

С&ика 6.E Cадиоа&тивни отпад

B&о се све то и%а на у%у' постава се питање за0то се уоп0те радиоа&тивни отпад из %ироуивих ну&леар

них делатности с%атра та&о вели&и% про

ле%о%h Cазло!а и%а ви0е. Мироуиве

делатности' за разли&у од тр&е у ну&ле

арно% наору7ању' %орају водити рачуна о

за0тити чове&ово! здрава и о&олине' већ

и сто!а 0то је нај0ира јавност о њи%а

знатно ое оаве0тена и %о7е на њих ви0е утицати. Усто' ну&леарне еле&тране

се налазе релативно лизу !усто насеених ураних подручја &оји%а је потрена

еле&трична енер!ија. Висо&оа&тивни %атеријал &оји ту настаје непосредно и у!розио 7ивоте вели&о! роја уди у ли7ој о&олини' &ада не и ио на од!оварајући

начин изолован за вре%е употрее' односно све до& не уде отпре%ен. Bли' !деh

@аиз!лед' најпривлачније ре0ење' јесте да се ис&ори0ћено !ориво јед

ноставно потопи у о&еане !де и се' &ада де!радирају посуде у &оји%а је довезено'

разредило у вели&ој воденој %аси. а&о је у&упна %аса до сада &ори0ћено! ну&

леарно! !орива зане%арива' у поређењу са &оличино% %орс&е воде' пости!нута је

0иро&а %еђународна са!ласност да се отпад не одла7е на тај начин. $ревладало је%и0ење да радиоа&тивни отпад треа 0то ое изоловати од о&олине та&о ду!о

до& не престане ити опасан. Море је за ту сврху неподесна средина' не са%о сто!а

0то по!одује разно0ењу %атеријала' не!о и зо! хе%ијс&е а!ресивности пре%а

посуда%а у &оји%а се отпад налази.

удући да није %о!уће планирати надзор над дана0њи% отпадо% у дале&ој

удућности' а технич&и јо0 није оствариво ње!ово си!урно одво7ење са Mе%е'

преостаје једино ре0ење да се отпад одла7е на та&ва %еста !де природни процеси

неће по!одовати поступно% продору радиону&лида у иос5еру. У то%е по!леду

задовоавајуће ду!орочне одли&е и%ају не&и стаилни !еоло0&и слојеви у чвр

сто% тлу' на !рађевинс&и ла&о доступни% дуина%а' удаени од подзе%них водо

то&ова. Mа сада се ис&ори0ћено ну&леарно !ориво привре%ено чува у посени%

с&лади0ти%а &а&о и се ис&ористило почетно раздое рзо! опадања ње!ове

радиоа&тивности и та&о поједноставило дање ру&овање са њи%. @а&он то!а'

ње!ов ду!орочни с%е0тај' одла!ање' планира се стотина%а %етара дуо&о под

зе%о%' у !ранитни% стена%а' насла!а%а соли или дру!и% стаилни% слојеви%а'




!де ће ез надзора остати трајно изолиран од о&олине %но!о хиада !одина'захваујући претходној оради' па&овању и различити% препре&а%а из!рађени%а

да спрече ње!ово продирање у о&олину' а понајви0е захваујући природни%

својстви%а непропусности одаране ло&ације одла!али0та.

6.? FТЕТНО ДЕ5ОВАЊЕ ЈОНИЗУЈУЋИG ЗРАЧЕЊА

зло7еност нис&и% доза%а природно! јонизујуће! зрачења не%а

утицаја на здраве уди. зло7еност висо&и% доза%а јонизујуће! зрачења

%о7е узро&овати опе&отине' !уита& &осе' %учнину' разне олести и с%рт.Учина& изло7ености зрачењу зависи од &оличине апсоровано! зрачења'

трајања изло7ености и полу' старости и здравствено% стању изло7ене

осое. >од осоа &оје су иле изло7ене јонизујуће% зрачењу пре рођења

%о7е доћи до поре%ећаја %енталних 5ун&ција. $овећање дозе зрачења

резултира те7и% последица%а. зло7еност јонизујуће% зрачењу та&ођеповећава ризи& од појаве &арцино%а. >ао и &од осталих учина&а' веро

ватноћа појаве &арцино%а расте са повећање% дозе зрачења.

6.?.1 Радиоактивна конта)ина8и9а

зло7еност јонизујуће% зрачењу %о7е ити /ронична и акутна.

iронична изло7еност представа &онтинуирану изло7еност нис&и% доза

%а зрачења у ду7е% вре%енс&о% периоду. 8ви уди су хронично изло7ени

природно% позадинс&о% зрачењу. Учинци хроничне изло7ености зрачењу

%о!у се видети те& на&он одређено! вре%ена. Aи учинци у&учују !енетс&е

про%ене' &арцино%' ени!не ту%оре' &атара&ту и о0тећења &о7е.




С&ика 6.H 8%ртоносне дозе зрачења

B&утна изло7еност је изло7еност једној вели&ој дози зрачења или

серији &рат&отрајних доза. B&утна изло7еност %о7е ити резултат случај

не или хитне изло7ености &од %едицинс&их терапија зрачење%. У већини

случајева а&утна изло7еност %о7е проузро&овати тренутне и за&аснеле

учин&е. Aренутни учинци у&учују рзу појаву радијацијс&о! тровања'

поре%ећаје проавно! тра&та' а&теријс&е ин5е&ције' &рварење' ане%ију'!уита& телесних течности. Mа&аснели иоло0&и учинци у&учују &ата

ра&ту' стерилност' &арцино% и !енетс&е про%ене.

<&стре%но вели&е дозе а&утне изло7ености %о!у узро&овати с%рт у

ро&у од не&оли&о сати' дана или недеа. <&стре%ни при%ери а&утне изло

7ености суF

• тренутни еса& ну&леарне е&сплозије'

• ру&овање радиоа&тивни% %атеријали%а'

• несреће у лаораторији или 5арици или

• на%ерне или случајне висо&е дозе у %едицини.Cадиоа&тивна &онта%инација означава присуство радиону&лида на

или у ор!аниз%у у доза%а већи% од прописаних %а&си%алних доза. Aе дозе

су при%етно веће од &оличина &оје се %о!у с%атрати природно% радио

а&тивно0ћу не&о! подручја. >онта%инација %о7е итиF

• !по.а;ња радиону&лид се налази на телу и

• унутра;ња радиону&лид је унутар ор!аниз%а

9д споа0ње &онта%инације се %о7е за0титити и знатно је ла&0а де

&онта%инација. 8то!а је споа0ња &онта%инација знатно %ање опасна од

унутра0ње при &ојој се радиону&лиди %о!у у!радити у ор!аниза%. $утеви

унутра0ње &онта%инације суF




• ди!ајни K инхалацијо%'

• про%а"ни K ин!естијо% и

• кроз ко#у пер&утално

Ваздухо% у ор!аниза% %о!у ући радиону&лиди у оли&у аеросола'ило у еле%ентарно% оли&у ило у оли&у једињења &оја су отопена у

аеросоли%а ваздуха. $оследице 5иних радиоа&тивних аеросола у ваздухузависе од величине и &оличине аеросола у ваздуху' топивости радиону&ли

да' опсе!у и рзини ресорпције' енер!ији &оју радиону&лиди е%итују и

периода полураспада. #то је честица већа то те7е доспева у плућну

алвеолу. 8а%и% ти% већа је %о!ућност да уде ис&а0ана али и про!утана.

Веће честице и%ају спорију топивост' а ти%е и %ању рзину апсорпције.

Aопиви ну&лиди се доро ресорују &роз алвеоле и врло ла&о улазе уор!аниза%. Вре%е иоло0&е полуели%инације за доро топиве радиону&ли

де је "6 дана. $о правилу' половина инхалираних топивих радиону&лидаива отопена и апсорована у &рви и разнесена по цело% ор!аниз%у. =едан

део %о7е ити ис&а0ан и изачен из ор!аниз%а' део ће се зауставити у

усној 0упини и ити про!утан. 9&сиди су најче0ће величине о&о " ec.

Gео се задр7ава у !орњи% дисајни% путеви%а и ива изачен' а део продредо алвеола. >а&о нису топиви' не ресорују се. 8то!а и% је деловање

о!раничено на плућа. #то је топивост радиону&лида већа' рзина

ресорпције у плући%а је већа. #то је &раћи период полураспада' опасност

је већа и веће су 0тете. @аи%е' у &раће% вре%ену ће се распасти радио

ну&лиди и ти%е ће се ослоодити вели&а &оличина радиоа&тивно! зрачења.

6.?.2 (ио&оBки "'"кти за!"#а

Учинци зрачења на здраве подеени су у две &ате!оријеF !ра

нични и не!ранични учинци. Dранични учинци се појавују &ад је

дости!нута одређена &оличина изло7ености зрачењу и довоно ћелија је

о0тећено да учина& уде видив. @е!ранични учинци се појавују при

ни7и% доза%а изло7ености зрачењу. Dранични учинци се појавују &ад је

&оличина изло7ености зрачењу десет' сто или хиаду пута већа одпозадинс&о! зрачења' а трајање изло7ености не&оли&о %инута. У следећој

таели при&азани су не&и !ранични учинци и дозе при &оји%а се јавају.

Та-"&а 6.E Dранични учинци и дозе зрачења

Доза[рем]

Ефекат

5(20могу3ност поа -аринома'могу3ност абраи ромоома

25(100 промн у -ри 3 а од

50прирмни стриитт -од му-араа

100

удоструна роатно3а гнтс-и

мутаиа




100(200пора 3 а:; прои; саб<: имунитта;порм3а раста -остиу -од д

200(!00 оби<но радиаионо троа:; мунина 3 а од

!00

стаан стриитт -од =на

!00(400 унит: -отан ср=и

400(1000а-утна бост и бра смрт >у ро-у одн-ои-о дана?

@е!ранични учинци %о!у се појавити при ило &ојој &оличини

изло7ености зрачењу' али се ризи& од 0тетних учина&а на здраве

повећава са порасто% апсороване &оличине зрачења. Учина& &оји се

најви0е проучава је &арцино%. Aо проучавање је за&о%пли&овано чиње

ница%а да сва&и &арцино% није проузро&ован зрачење%' да изло7еност

одређеној &оличини зрачења %о7е узро&овати &арцино% &од једне осое'али не и &од сва&е и да се &арцино% често појавује %но!о !одина на&он

изло7ености зрачењу. У ово% тренут&у је не%о!уће одредити &оји &арци

но% је узро&ован зрачење%' а &оји остали% &анцеро!ени% сусптанца%а у

природи. 8&лоност &арцино%у изазвано% зрачење% зависи од не&оли&о

5а&тораF део тела &оји је озрачен' пол и старост. Gелови тела у &оји%а

ћелије рзо расту и рзо се %но7е и у &оји%а се &онцентри0у радиоа&

тивни %атеријали с&лонији су појави &арцино%а.

=изи)и поја"е кар)инома >ада ћелија апсорује енер!ију јонизују

ће! зрачење' %о!ућа су четири учин&а. $рво' ћелија %о7е ити толи&о

о0тећена да престане нор%ално 5ун&ционисати и оду%ире. Gру!о' ћелија%о7е из!уити спосоност репроду&ције. Aреће' !енетс&и %атеријал унутар

ћелије (G@B/ %о7е ити о0тећен та&о да су удуће &опије ћелије про

%ењене' 0то %о7е проузро&овати &арцино%. >оначно' %о7е се до!одити да

апсорпција зрачења не%а ни&а&во! 0тетно! учин&а на ћелију.jелије су !рађене од %оле&ула. 90тећења ћелија настају интера&цијо%

зрачења са ти% %оле&ула%а. B&о зрачење апсорује %оле&ул &оји је &ритичан за

5ун&ционисање ћелије' &ао 0то је G@B' 0тета ће ити %но!о већа не!о а&о зра

чење' на при%ер' апсорује %оле&ул воде. @е&е ћелије су подло7није учинци%а

зрачења' а најви0е оне &оје се рзо репроду&ују. jелије често %о!у поправити

0тету насталу зрачење%' али а&о се ћелија подели пре не!о 0то је 0тета поправена' нове ћелије ће ити про%ењене.

@астана& &арцино%а је случајни до!ађај. >арцино% и%а исти учина& на

ор!ане ило да је настао &ао резултат висо&е или нис&е дозе зрачења. 8ве 0то се

%ења и%а вероватноћу за настана& &арцино%а' &оји расте са повећање% дозе зраче

ња. @е постоји &арцино% &оји настаје ис&учиво &ао резултат зрачења. Међути%'

не&е врсте &арцино%а постају учесталије уз одређене дозе зрачења. Cизи& од поја

ве &арцино%а варира зависно од старости у тренут&у изло7ености' с ти% да је

ризи& већи &од оних осоа &оје су зрачењу изло7ене &ао деца.

@е&е врсте &арцино%а &оје се повезују са висо&и% доза%а зрачења су

леу&е%ија' &арцино% дој&е' е0и&е' деело! црева' јетре' плућа. Вре%енс&и период




из%еђу изло7ености зрачењу и појаве &арцино%а назива се латентни период. Mалеу&е%ију' латентни период износи 2 !одине. Mа чврсте ту%оре ви0е од " !одина.

Mа ин5ор%ације о учин&у висо&их доза зрачења заслу7ни су епиде%и

оло0&и подаци =апанаца &оји су пре7ивели е&сплозије ато%с&их о%и' радни&а

&оји су или у ну&леарној еле&трани у Pерноиу у вре%е несреће 1:J". и уди&оји су изло7ени висо&и% доза%а зрачења при %едицинс&ој терапији. Aи подаци

по&азују већу инциденцију &арцино%а &од изло7ених осоа и већу вероватноћу

појаве &арцино%а а&о је доза зрачења већа. $ретпостава се да су 0ансе појаве

&арцино%а пропорционалне &оличини зрачења и да је ризи& једна& за хроничну и

а&утну изло7еност. Gру!и% речи%а' ниједно изла!ање зрачењу није ез ризи&а.

Здра"!т"ени уч ин)и изло#ено!ти радону а&о је радон хе%ијс&и

инертан и еле&трично неутралан' радиоа&тиван је' 0то значи да се ато%и радона у ваздуху спонтано распадају и та&о настају дру!и еле%енти. <ле

%енти &оји настају распадо% радона су наеле&трисани и %о!у се kза&ачитиl

на честице пра0ине у ваздуху. Aе честице пра0ине %о!у се ла&о удахнути и

доћи у плућа. Cадиоа&тивни ато%и се тада распадају и е%итују ал5а

зрачење &оје и%а потенцијал за уни0тавање ћелија плућа. Bл5а зрачење

%о7е о0тетити G@B ћелија плућа и та&о довести до настајања &арцино%а.Bл5а зрачење у телу прелази е&стре%но %але удаености и не %о7е досе

ћи ћелије дру!их ор!ана' оси% плућа.Mа процену ризи&а изло7ености радона вр0ена су истра7ивања &арцино

%а плуча &од рудара' &оји су изло7ени висо&и% доза%а радона. @а основу дои

јених подата&а за&учено је да ризи& од настан&а &арцино%а плућа расте линерано

са порасто% дозе зрачењаJ. Међути%' већина рудара или су пу0ачи и удисали су

пра0ину и дру!е за!ађиваче из рудни&а. удући да и радон и ди% ци!арета узро

&ују &арцино% плућа' те0&о је раздвојити учин&е те две врсте изло7ености' а највећи проле% је ила процена ризи&а од радона &од непу0ача на основу подата&а

доијених од пу0ача. $роле% је и у то%е 0то су !отово сви рудари или %у0

&арци' до& популација &оја је изло7ена радону у &ућа%а у&учује и 7ене и децу.

6.?./аакт"иза8и9а Bт"тно* д"&ова#а

У циу за0тите 7ивих ор!аниза%а од зрачења' потрено је уста

новити &онтролу интензитета и е5е&ата радиоа&тивно! зрачења. $осту

па& %ерења енер!ије &оју јонизујуће зрачење преда озраченој %атерији

представа дози%етрију јонизујуће! зрачења. $ој%ови &оји се најче0ће

сусрећу у дози%етрији јонизујуће! зрачења су дозе и јединице у &оји%а сеоне изра7авају.

'п!ор%о"ана доза ( 0

/ се де5ини0е &ао апсорована енер!ија

по јединици %асеF

0= d'

dm , [ 0 ]=123=14 /kg

J Aа&ође се с%атра да је радон дру!и по реду узро& &арцино%а плуца' од%ах иза пу0ења.




=единица за апсоровану дозу је <реј [ 23 ] У случају &ада је енер!ија

зрачења равно%ерно распоређена по апсореру' апсорована доза %о7е се

изразити у оли&уF

0=5 '/5 m , !де је

5 ' K средња апсорована

енер!ија одређене врсте зрачења у апсореру %асе5 m

. >а&о та

енер!ија изазива јонизацију т&ива' у&упна апсорована енер!ија %о7е да

се нађе &ао производ у&упно! роја створених јонс&их парова N

и

апсороване енер!ије при стварању једно! јонс&о! пара6

> односно

5 '= N 6 . B&о се са

n означи рој јонс&их парова по јединици

%асе' онда је n= N /m ' па се доија да је 0=n 6 .$ри раду са радиоа&тивни% %атерија%а често је позната а&тивност

употреених препарата. 8 озиро% на зане%арив до%ет αзрачења и

%али до%ет βзрачења' до удс&о! ор!аниз%а често допре са%о γ зрачење

изотопа. Bпсорована доза γ зрачења у ваздуху' &оја потиче од тач&асто!

извора (извора зане%ариво %алих ди%ензија у односу на пос%атрана растојања/' %о7е се израчунати по%оћу релацијеF

0= I ❑7

A t

82

,

!де су A

а&тивност извора (изра7ава се у TB=1012

B /'8

растојање од извора (уm

/'t

вре%е изла!ања зрачењу (у%

) и

I ❑ кон!танта дозе &оја зависи од врсте радиоа&тивних јез!ара (дате

су у таели/.

Та-C&а 6.H? Aипичне вредности &онстантH дозе

Из

от

о%

I 7 [ 2 3

TB

24 T

O

.

44

4"6V

`

.

22

2




6,

@

,

3,

5131m .

"

413;

fa

.

;

::

>ао 0то се види из последње! израза' апсорована доза' &ао и њена рзи

на ( 0/ t

/' опадају са &вадрато% растојања (у ваздухуn/ од извора

зрачења. =асно је да је онда повећање растојања од CB извора један од

најједноставнијих начина за0тите од пре&о%ерно! зрачења.

Aк!пози)иона доза X

' или доза изла!ања' уведена је за

јонизујуће 5отонс&о зрачење (рент!енс&о и !а%а/ о!раничено ис&учиво

на ваздух. 9ва величина представа &оличину наеле&трисањаd9

свих

јона насталих интера&цијо% упадних 5отона са %оле&ули%а јединичне

%асе ваздухаF

X =d9

dm , [ X ]= C

kg .

зра7ава се у јединица%а C /kg

У дози%етрији јонизујуће! зрачења' поја% е&спозиционе дозе се

уводи из принципијелних и пра&тичних разло!а. @аи%е' процес јонизације ваздуха спада у она дејства зрачења &оја' независно од енер!ије

зрачења' прате иоло0&о дејство то! зрачења. Mначи' на сви% енер!ија%а

зрачења је рој створених јона у ваздуху прили7но пропорционалан

оче&ивано% степену иоло0&о о0тећења т&ива. 8а дру!е стране' процес

јонизације у ваздуху %о7е се из%ерити по%оћу релативно једноставних

%ерних уређаја (дози%етара/. У пра&тичној дози%етрији се најче0ће %ери




е&спозициона доза. >а&о ва7и релација 123=26mC /kg > јасно је да

се %ерење% е&спозиционе дозе %о7е одредити апсорована доза зрачења:.

X5е&ат јонизујуће! зрачења зависи не са%о од величине апсоро

ване или е&спозиционе дозе већ и од вре%ена орав&а ор!аниз%а у поузрачења. @ије свеједно да ли осоа при%а одређену дозу у то&у једно!

сата' дана или !одине. Mо! то!а се уводе јо0 две дози%етријс&е величине.

Bрзина или јачина ап!ор%о"ане дозе' &оја представа прира0тај

апсороване дозе у јединици вре%енаF

I 0= Δ 0

Δ t , [ I 0 ]=1

23

: =1

;

kg

Bрзина или јачина ек!пози)ионе дозе' &оја представа прира0тај

е&спозиционе дозе у јединици вре%енаF

I X = Δ X

Δt , [ I X ]=1

C

kg:=1

A

kg

Pетири наведене величине доро описују апсоровано зрачење у

не7ивој %атерији. Међути%' оне не ис&азују довоно е5е&те 0тетно!

дејства зрачења на иоло0&е систе%е. з тих разло!а уведене су јо0 две

дози%етријс&е величине.

A к"и"алентна доза ( H / у не&ој тач&и де5ини0е се релацијо%F

H =9N∙ 0

!де је9

*актор к"алитета &оји% се описује релативно иоло0&о

дејство разних врста зрачења (нпр. за X ,

и зра&еF9=1

' за

неутронс&о и протонс&о зрачење је9=(3−10 ) , за −¿ зрачењеF

9=20 /. рој N

представа производ свих дру!их %оди5и&ујућих

пара%етара (нпр. врста озрачено! т&ива' &ли%атс&и услови' !ео%етрија

средине и дру!о/ &оје је Међународна &о%исија за радиоло0&у за0титу

: Већина дози%етара &оји су у употреи &алирисана је у стари% %ерни% јединица%а за

е&спозициону дозу' у рент!ени%а ( <

/' па је потрено прерачунавање ових јединица на

нове. Aо се пости7е по%оћу следеће релацијеF1 <=¿

1.6 ∙10−4

C /kg или

123=100 < .




( CDE / специ5ицирала је N =1 =единица за е&вивалентну дозу

зрачења је !и"ерт 1S)=1> /kg .

Јачина ек"и"алентне дозе се' на сличан начин &ао и јачина апсорпционе и е&спозиционе дозе' де5ини0е &ао рзина про%ене е&вивалентне

дозе у вре%енуF

I H =5 H

5 t , [ I H ]=1

S)

: =1

;

kg

A*екти"на доза $ознато је да раличити ор!ани и т&ива нису под

једна&о осетиви на зрачење. Gру!и% речи%а' иста доза одређено! зрачења

изазива различите иоло0&е е5е&те &од различитих делова удс&о! тела.

Mо! то&а се за &ара&теризацију 0тетно! деловања јонизујуће! зрачењауводи е5е&тивна доза &оја је де5инисана релацијо%F

?=; ∙ H

!де је;

те#ин!ки кое*и)ијент за поједине ор!ане' а H

е&вивалентна доза за те ор!ане. Вредности те7инс&о! 5а&тра' &ао %ере

осетивости појединих ор!ана и т&ива' дате су у таели.

Та-"&а 6.I Aе7инс&и &ое5ицијент ;

О*ани ;

Dонаде .2"

Gој&а .1"

Nрвена &рвна зрнца .12

$лућа .12

Aироидна 7лезда .3

>ости .39стали ор!ани .3

Mир свих те7инс&их &ое5ицијената једна& је јединици.

+олекти"на е*екти"на доза де5ини0е се за становни0тво &ао

производ е5е&тивне дозе појединца и роја озрачених појединаца.

6.?.; Гани8" из&а*а#а 9ониз090@и) за!"#и)а




$рили&о% изла!ање јонизујући% зрачењи%а долази до озрачивања

чове&ово! ор!аниз%а. зла!ање %о7е ити унутра0ње и споа0ње. 8по

а0ње изла!ање настаје услед дејства извора јонизујућих зрачења изван

ор!аниз%а чове&а. Унутра0ње изла!ање настаје услед дејства извора зра

чења &оји се налази у ор!аниз%у чове&а. Gо пре стотиња& !одина удису или изло7ени зрачењи%а са%о из природних извора јонизујуће!зрачења. У новије вре%е' развоје% нау&е и техноло!ије' односно

при%ено% %но!оројних извора јонизирајуће! зрачења у %едицини'

индустрији' енер!етици' поопривреди' научни% истра7ивањи%а и

%но!и% дру!и% делатности%а' долази до озрачивања уди %но!о

већи% доза%а од доза природно! зрачења. Dранице изла!ања јони

зујући% зрачењи%а утврђене су у $равилни&у о !раница%а изла!ања јонизирајући% зрачењи%а.

Fзла<ање јонизујућим зрачењима Pове& %о7е ити озрачендире&тно од не&о! извора зрачења или од радиоа&тивних супстанци.

Gире&тно озрачивање је озрачивање од не&о! јасно де5инисано! и

лоцирано! извора' &ао 0то је ренд!ен апарат или радиоа&тивни

извор. 9зрачивање радиоа&тивни% супстанца%а је последица за!ађи

вања о&олине' на при%ер' ваздуха или воде радиону&лиди%а. Cадио

а&тивна супстанца унета дисање%' храно% или водо%' делује 0тетно

на ћелије' ор!ане и цео ор!аниза%.

звори радиоа&тивности %о!у ити природни и ве0тач&и' па

се !овори о природно% и ве0тач&о% озрачивању. звори природно!

озрачивања су природни радиону&лиди у чове&овој о&олини и удс&о% телу. Aа&ође' природно озрачивање потиче и од &ос%о!ених

радиону&лида. G !но"ни ни"о зрачења-*он> за дату ло&ацију је у&упно

јонизујуће зрачење из извора природно! поре&ла у тлу и &ос%ич&о! зра

чења' до нивоа &оји није значајно повећан удс&и% а&тивности%а.

Gзрачи"ање чо"ека од околине %о7е се поделити на зрачење из

тла и зрачење из зидова. Mрачење из тла зависи од састава тла.

Cадиоа&тивност тла у!лавно% потиче од изотопа урана$ −238

.

Aорију%а

T %−232

и &алију%а

−40. 8пеци5ична а&тивност

тла је од о&о100−1000 B/kg

' а !оди0ње е&вивалентне дозе су

од 0,1−1 mS). Mрачење из зидова зависи од &ори0ћено!

!рађевинс&о! %атеријала. Dоди0ња е&вивалентна доза је %ања од

1mS) ' а просечна вредност дозе у савре%ени% ста%ени%

з!рада%а је о&о0,7mS)

. Gоза зрачења &оју чове& при%а од

о&олине зависи од начина 7ивота' лизине зидова и дру!их чиниоца.




Зрачење у .уд!ком телу У удс&о% телу' налазе се %но!и

радиону&лиди &оји су узро& унутра0ње! озрачивања. @а унутра0ње

озрачивање најви0е утичу чланови ураново! и торију%ово! низа'

радиону&лиди изван низова (руидију%

<u−87 и &алиј

−40/

и &ос%о!ени радиону&лиди. @ајвећи допринос у&упно% озрачивању

и%ају изотопи радона и &алију%а. Aи изотопи су !лавни унутра0њи

озрачивачи јер се непрестано уносе у ор!аниза% дисање%.

Cадон <n−222 је радиоа&тивни !ас &оји се налази у

ваздуху и води. Вре%е полураспада радона је3,8

дана' а пото%ци

радона су радиоа&тивни. @ајвећи извори радона су тло' !рађевинс&и

%атеријал и вода. 8редња вредност &онцентрације а&тивности

радона на отворено% простору је о&о 15B /m3 ' у просторија%а

пре&о 4 B /m3

а у те&ућој води 4−50 B/m3

.

>алију% −40

је ду!о7ивући радиону&лид са вре%ено%

полураспада о&о 1,2∙109

!одина. 8поа0ње !оди0ње

озрачивање ти% радиону&лидо% је 12mS) ' а унутра0ње

18mS) .

9зрачивање &ос%ич&и% зрачење% на средњи% !ео!ра5с&и%

0ирина%а је просечно о&о0,3mS)

!оди0ње. У&упна

е&вивалентна доза &ос%ич&о! зрачења је прили7но једна&а

е&вивалентној дози од &алију%а −40 или 0ест до седа% пута

%ања од озрачивања радоно% <n−222

. $орасто% висине рзина

дозе &ос%ич&о! зрачења расте. Aа&о на при%ер' &од лета авионо% на

висини од 10k m ' рзина дозе о&о сто пута је већа не!о на тлу.

Hе;тачко озрачи"ање %о7е ити одF

• ве0тачих извора &од &ојих се зрачење на%ерно производи'

&ао 0то су ренд!енс&и апарати или радиоа&тивни изотопи'

• уређаја &оји%а је зрачење споредни производ' &ао ну&леарне

еле&тране' радиоа&тивне супстанце &онцентрисане или разне

сене по о&олини и

• радиоа&тивно! отпада.




Iрани)е изла<ања $ре%а $равилни&у о !раница%а изла!ања

јонизирајући% зрачењи%а ((лу#%ени ли!т (=Ј> %р 32&$/' !ранице из

ла!ања јонизујући% зрачењи%а односе се наF

1. :ро*е!ионално изло#ена ли)а ' тј. појединца радни&а &оји је

у &онта&ту са јонизујући% зрачењи%а то&о% оавања рада и

на осое старости од 16 до 18 !одина &оје се

оспосоавају или оразују за рад са извори%а јонизујућих

зрачења.

2. (тано"ни;т"о ' тј. ило &оје! репрезентативно! појединца из

релевантне &ритичне !рупе становни0тва.

Iрани)е изла<ања за про*е!ионално изло#ена ли)а Dраница е5е&

тивне дозе за про5есионално изло7ена лица износи 20mS) !оди0ње'

изра7ена &ао просечна вредност за период од пет узастопних !одина' уз

додатно о!раничење да ни у једној !одини е5е&тивна доза не пређе вред

ност од " 0mS)

. Dранице е&вивалентних доза за о!раничавање изла!ања

појединих ор!ана про5есионално изло7ених лица суF

• за очно сочиво 1" 0mS) !оди0њеd

• за &о7у " 00mS)

!оди0ње (односи се на е&вивалентну дозу

усредњену по повр0ини &о7е од 1"m2

' независно од

величине изло7ене повр0ине/d

• за делове е&стре%итета (0а&е' подла&тице' стопала и !ле7њеве/ "

00mS) !оди0ње.

oици%а %лађи% од 16 !одина' 7ена%а за вре%е трудноће и за вре%е

дојења детета' зарањено је про5есионално изла!ање. oици%а %лађи% од

1J !одина зарањује се рад у &онтролисаној зони' оси% у то&у оу&е и

редовно! 0&оловања' и под оавезни% надзоро%. Dраница е5е&тивне дозе

за лица из%еђу 16 и 1J !одина' &оја у то&у 0&оловања &ористе изворе или




раде у пои%а јонизујућих зрачења је 6mS) !оди0ње. Dранице е&вива

лентне дозе за поједине ор!ане ових лица суF

• за очно сочиво 4" mS)

!оди0њеd

• за &о7у 1" 0mS)





• за делове е&стре%итета (0а&е' подла&тице' стопала и !ле7њеве/

1" 0mS)

!оди0ње.

Iрани)е изла<ања за !тано"ни;т"о Dраница е5е&тивне дозе за

појединце из становни0тва износи 1mS) !оди0ње. зузетно' у случају

ванредно! до!ађаја' %о7е доћи до пре&орачење ове !ранице у појединачној

!одини' при че%у средња !оди0ња вредност у то&у пет узастопних !одинане с%е прећи

1mS). Dранице е&вивалентних доза за о!раничавање изла

!ања појединих ор!ана за појединце из становни0тва суF

• за очно сочиво 15mS) !оди0њеd

• за &о7у "

mS)





• за делове е&стре%итета (0а&е' подла&тице' стопала и !ле7ње

ве/ " mS)

!оди0ње.

>оначно' пре%а $равилни&у о !раница%а изла!ања јонизујући% зрачењи%а' !раничне вредности &онцентрације а&тивности радона у ваздухуF




• 2,, 03 за новоиз!рађене станове' а

• 4,, 03 за постојеће ста%ене оје&те'

&ао просечни !оди0њи нивои.

6.5.5 ЗаBтита од 9ониз090@"* за!"#а

Cепулич&а с&уп0тина донела је 2:. !одине Mа&он о за0тити од јонизујућих зрачења и о ну&леарној езедности. Aи% за&оно% се одређују

начела и %ере за0тите од јонизујућих зрачења' поступање у ванредни%

до!ађаји%а' начин поступања са радиоа&тивни% отпадо%' те надзор над

провођење% %ера за0тите од јонизујућих зрачења. Mа&он се односи на

ренд!енс&е и дру!е еле&тричне уређаје &оји производе јонизујућа зрачења'

радиоа&тивне супстанце' уређаје и постројења са радиоа&тивни% супстанца%а' радиоа&тивни отпад' ну&леарна постројења' све супстанце и пред%е

те из ци&луса ну&леарно! !орива' радиоа&тивне супстанце &оје се налазе уо&олини зо! ну&леарних е&сплозија' те све делатности и интервенције у

вези са извори%а јонизујућих зрачења1.

Mо! %но!оројних 0тетних последица изла!ања јонизујуће%

зрачењу потрено је' уз оавезно по0товање !раница изла!ања прописаних Mа&оно% и $равилни&о%' оси!урати %а&си%алну %о!ућу

за0титу. $ри%ена %ера за0тите од зрачења односи се на дире&тно

зрачење и де&онта%инацију' тј. чи0ћење пред%ета од радиоа&тив

них супстанци.

За;тита од директ но< зра ч ења проводи се низо% %ера и

поступа&а &оји%а се с%ањује доза зрачења на 0то %ању %еру' асва&а&о испод вредности дозвоених доза. 8ви поступци за0тите од

дире&тно! зрачења полазе од основних принципа' сл.6.:F

• Fз"ори &ори0ћење 0то слаијих извора и у7их снопова

зрачења'

• J да.ено!т и "реме повећање удаености од извора и с%а

њивање трајања озрачивања'

1 У 8рији је на снази Закон о за%рани из<радње нуклеарни/ електрана из 2".!одине.




• 'п!ор%ери ставање апсорера на пут зрачења.

С&ика 6.I 9сновни принципи за0тите од зрачења Извои. Gа и се одредио опти%алан извор зрачења потрено

је анализирати низ 5а&тора. @а при%ер' прили&о% прозрачивања и

сни%ања у %едицини или техници' &ористе се уз слаије изворе и

у7и снопови зрачења &оји ће озрачивати са%о одређену оласт.

Rа&ође' озраченост се %о7е с%ањити и &ори0ћење% осетивијих

сензора' на при%ер 5ил%ова или %ерних инстру%ената.

УдаJ"но$т и в")". ?лу&с зрачења' односно рзина дозе

с%ањује се при повећању удаености. >од тач&астих извора се та

величина с%ањује са &вадрато% удаености. Gоза зрачења одређена

је рзино% дозе и вре%ено% изла!ања. $а7иви% планирање%поступа&а' ве0ти% ру&овање% и доро% ор!анизацијо% при%ена

доза %о7е се ви0естру&о с%ањити.

А%$о-"и су тела &оја се ставају из%еђу извора зрачења и

уди' у циу с%ањивања' или потпуно! апсоровања зрачења.

Mависно од врсте зрачења' апсорери %о!у ити за &орпус&уларно и

еле&тро%а!нетно зрачење.

>орпус&уларно зрачење' &оје се састоји од наеле&трисаних

честица потпуно се апсорује а&о је деина апсорера довона у

односу на до%ет честица у %атеријалу апсорера. $остоје' на при%ер'

посени пластични 0титови &оји зауставају ета честице' до& ваздухзаустава ал5а честице.

>од еле&тро%а!нетно! зрачења и неутрона' долази са%о до

дели%ичне апсорпције. Mо! то!а се за деину апсорера узи%а она

деина &оја је довона да 5лу&с зрачења' на&он пролас&а &роз

апсорер' резултира дозо% %ањо% од !раничних' %а&си%ално допу

0тених вредности. @ајче0ће деине апсорера с у не&оли&о пута

веће од полудеине апсорпције. >ори0ћење% подата&а о деини

полуапсорпције најче0ће &ори0ћених %атеријала &ао апсорера'

%о!уће је за извор' односно одређени радиону&лид' одредити потре

ну деину апсорера да и се доза с%ањила за одредени 5а&тор'




I = d1 /2

ln (2) ∙ log (e )∙ log( 0u@

0#z@)

!де је I

потрена деина апсорера'd

1/2 полудеина

апсорера за енер!ију 5отона &оје е%итује извор' 0u@ доза

зрачења ез апсорера' а 0#z@ доза &ада се &ористи апсорер

деине I . $олудеине апсорпције за често &ори0ћене изворе

и апсорере дате су у таели.

Bпсорери од олова' етона и воде пру7ају дору за0титу одпродорно! !а%а зрачење. Mо! то!а се не&и радиоа&тивни %атеријали одла

7у' или се ру&ује њи%а' под водо% или &ори0ћење% даинс&о! управања

у просторија%а из!рађени% од деело! етона или оло7ени% олово%11.

Cадиоа&тивни %атеријали затварају се у 0то је %о!уће %ањи простор и

др7е се изван о&олине. Cадиоа&тивни изотопи &оји се &ористе у %едицин

с&е сврхе одла7у се у затворени% просторија%а' до& ну&леарни реа&тори

5ун&циони0у унутар затворених систе%а са не&оли&о аријера &оје

затварају радиоа&тивни %атеријал. $росторије са радиоа&тивни% %атерија

ло% и%ају сни7ен притиса& та&о да %о7е доћи са%о до цурења у про

сторију' али не и из просторије.

Kа-"&а 6.1L: $олудеине апсорпције

Изото%

о& 0 д"-Jин" а%$о% 8 и9" pK0q

9o9В9 <A9@ DВ9rs

<

>оалт6 1.2 11." 6.

=од131 .2 1.J .;

Nезију%13; .J ;. 2.;

ридију%1:2 .3 2.: 1."Cадију%226 1. J.: 3.6

еконтамина)ија је поступа& чи0ћења пред%ета &онта%и

нираних радиоа&тивни% супстанца%а. $остоји ви0е поступа&а

&оји%а се у&лањају нечистоће са пред%ета или &онта%иинираних

11 9д исто! %атеријала се !раде и ато%с&а с&лони0та' &оја' случају ну&леарно! рата'

с%ањују изло7еност зрачењу нај%ање 1 пута. Већина уди %о7е при%ити дозу од 1 _

то&о% не&оли&о %есеци' али уз повећани ризи& за појаву &арцино%а &асније у 7ивоту.




осоа. @ајједноставнији поступа& је прање средстви%а за чи0ћење и

зати% оилно испирање те&ућо% водо%. Gисање% унесене радио

а&тивне супстанце' настоје се изацити из дисајних путева &а0а

ње% или удисање% чисто! ваздуха. Cадиоа&тивне супстанце унесене

!утање% изацују се повраћање% и испирање% 7елуца. >од већих&онта%инација' радиоа&тивне супстанце %о!у у&лонити са%о стручне осое сло7ени% поступци%а.

Documents

seminarski jonizacija