11.6: säteilyn läpäisevyys

Oppimistavoite

  • vertaa kvalitatiivisesti alfahiukkasten ionisoivaa ja läpäisevää tehoa \(\left( \alpha \right)\), beetahiukkasten \(\left( \beta \right)\) ja gammasäteiden \(\left( \gamma \right)\).

kun otetaan huomioon kaikki luonnollisista ja ihmisen aiheuttamista lähteistä peräisin oleva säteily, meidän pitäisi aivan kohtuudella olla huolissamme siitä, miten kaikki säteily voisi vaikuttaa terveyteemme. Radioaktiiviset päästöt aiheuttavat elinjärjestelmille vahinkoa, kun hiukkaset tai säteet osuvat kudokseen, soluihin tai molekyyleihin ja muuttavat niitä. Nämä vuorovaikutukset voivat muuttaa molekyylirakennetta ja toimintaa; solut eivät enää suorita asianmukaista tehtäväänsä ja molekyylit, kuten DNA, eivät enää kanna asianmukaista tietoa. Suuret säteilymäärät ovat hyvin vaarallisia, jopa tappavia. Useimmissa tapauksissa säteily vahingoittaa yksittäistä (tai hyvin pientä määrää) solua rikkomalla soluseinän tai muuten estämällä solua lisääntymästä.

säteilyn kykyä vahingoittaa molekyylejä analysoidaan niin sanotun ionisoivan voiman avulla. Kun säteilyhiukkanen vuorovaikuttaa atomien kanssa, vuorovaikutus voi saada atomin menettämään elektroneja ja siten ionisoitumaan. Säteilyn ionisoiva voima on sitä suurempi todennäköisyys, että vuorovaikutus aiheuttaa vahinkoa.

suuri osa säteilyn aiheuttamasta uhasta liittyy hiukkasilta suojautumisen helppouteen tai vaikeuteen. Kuinka paksun seinän taakse pitää piiloutua ollakseen turvassa? Kunkin säteilytyypin kyky kulkea aineen läpi ilmaistaan penetraatiovoimana. Mitä enemmän materiaalia säteily voi läpäistä, sitä suurempi läpäisyteho ja sitä vaarallisempia ne ovat. Yleensä mitä suurempi massa on, sitä suurempi on ionisoiva teho ja sitä pienempi tunkeutumisteho.

kuvassa vasemmalla olevassa pystysuorassa pylväässä on neljä partikkelia, joita seuraa pystyssä oleva paperiarkki, henkilön käsi, pystyssä oleva metallilevy, vesilasi, paksu betonilohkare ja pystyssä oleva paksu lyijypala. Lueteltu ylin hiukkanen koostuu kahdesta valkoisesta pallosta ja kahdesta vihreästä pallosta, jotka on merkitty positiivisilla merkeillä ja merkitty

kuva \(\PageIndex{1}\) erilaisten säteilyn kyky kulkea materiaalin läpi on esitetty. Pienimmästä läpäisevimpään ne ovat alfa < beta < neutroni < gamma. (CC BY-SA, OpenStax).

verrattaessa vain kolmea yhteistä ionisoivan säteilyn tyyppiä alfahiukkasilla on suurin massa. Alfahiukkasen suuren massan vuoksi sillä on suurin ionisoiva voima ja suurin kyky vahingoittaa kudosta. Sama alfahiukkasten suuri koko kuitenkin heikentää niiden kykyä tunkeutua aineeseen. Alfahiukkasilla on vähiten läpäisyvoimaa, ja sen voi pysäyttää paksulla paperiarkilla tai jopa vaatekerroksella. Niitä pysäyttää myös ulompi kerros kuollutta ihoa ihmisten päällä. Tämä saattaa näyttää poistavan uhan alfahiukkasista, mutta vain ulkoisista lähteistä. Sellaisessa tilanteessa kuin ydinräjähdys tai jonkinlainen ydinonnettomuus, jossa radioaktiiviset säteilijät leviävät ympäristöön, säteilijät voidaan hengittää tai ottaa ruoan tai veden kanssa ja kun alfa-päästäjä on sisälläsi, sinulla ei ole minkäänlaista suojaa.

Beetahiukkaset ovat paljon pienempiä kuin alfahiukkaset ja siksi niillä on paljon vähemmän ionisoivaa tehoa (vähemmän kykyä vaurioittaa kudosta), mutta niiden pieni koko antaa niille paljon suuremman tunkeutumistehon. Useimmat resurssit sanovat, että beetahiukkaset voidaan pysäyttää neljännestuuman paksuisella alumiinilevyllä. Jälleen kerran, kuitenkin, suurin vaara tapahtuu, kun beta emittoiva lähde pääsee sisällesi.

gammasäteet eivät ole hiukkasia vaan suurienerginen sähkömagneettisen säteilyn muoto (kuten röntgensäteet paitsi voimakkaammat). Gammasäteet ovat energiaa, jolla ei ole massaa eikä varausta. Gammasäteillä on valtava läpäisykyky, ja niiden suojaamiseen tarvitaan useita senttejä tiheää materiaalia (kuten lyijyä). Gammasäteet voivat kulkea ihmisruumiin läpi osumatta mihinkään. Niillä katsotaan olevan vähiten ionisoivaa voimaa ja suurin tunkeutumisvoima.

alfahiukkasten, beetahiukkasten ja gammasäteiden vertailu on esitetty taulukossa \(\PageIndex{1}\).

taulukko \(\PageIndex{1}\) alfa-ja Beetahiukkasten sekä Gammasäteiden tunkeutumisvoiman,ionisoivan tehon ja suojauksen Vertailu.

turvallisin ihmisruumiiseen kohdistuva säteilymäärä on nolla. Ei ole mahdollista altistua ionisoivalle säteilylle, joten seuraavaksi paras tavoite on altistua mahdollisimman vähälle säteilylle. Kaksi parasta tapaa minimoida altistuminen on rajoittaa altistumisaikaa ja lisätä etäisyyttä lähteestä.

Yhteenveto

  • säteilytyypit eroavat toisistaan siinä, että ne läpäisevät materiaalia ja vaurioittavat kudosta, alfahiukkaset ovat vähiten läpäiseviä mutta mahdollisesti kaikkein vahingollisimpia ja gammasäteet läpäisevimpiä.
  • kaksi parasta tapaa minimoida altistuminen on rajoittaa altistumisaikaa ja lisätä etäisyyttä lähteestä.

Contributors and Attributions

  • TextMap: Introduction Chemistry (Tro et al.)
  • Paul Flowers (University of North Carolina – Pembroke), Klaus Theopold (University of Delaware) ja Richard Langley (Stephen F. Austin State University) avustajineen. OpenStax Collegen tuottama oppikirjasisältö on lisensoitu Creative Commons Attribution License 4.0-lisenssillä. Lataa ilmaiseksi osoitteesta http://cnx.org/contents/85abf193-2bd…[email protected]).

  • Elizabeth R. Gordon (Furman University)

    Marisa Alviar-Agnew (Sacramento City College)

Related Posts

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *