מאז אמצע המאה הקודמת, נכנסה למדע מילה חדשה - קרינה. גילויו חולל מהפכה במוחם של פיזיקאים ברחבי העולם ואיפשר לזרוק חלק מהתיאוריות הניוטוניות ולהניח הנחות נועזות לגבי מבנה היקום, היווצרותו ומקומנו בו. אבל זה הכל עבור המומחים. תושבי העיר רק נאנחים ומנסים להרכיב ידע כה שונה על הנושא הזה. מסבך את התהליך הוא העובדה שיש לא מעט יחידות מדידת קרינה, וכולן מתאימות.
טרמינולוגיה
המונח הראשון שצריך להכיר הוא, למעשה, קרינה. זהו השם שניתן לתהליך הקרינה על ידי חומר כלשהו של החלקיקים הקטנים ביותר, כגון אלקטרונים, פרוטונים, נויטרונים, אטומי הליום ואחרים. בהתאם לסוג החלקיק, תכונות הקרינה שונות זו מזו. קרינה נצפית במהלך התפרקות החומרים לפשוטים יותר, או במהלך הסינתזה שלהם.
יחידות קרינה הן מושגים קונבנציונליים המציינים כמה חלקיקים יסודיים משתחררים מהחומר. כרגע, הפיזיקה פועלת על משפחהיחידות שונות והשילובים שלהן. זה מאפשר לך לתאר את התהליכים השונים המתרחשים עם החומר.
דעיכה רדיואקטיבית היא שינוי שרירותי במבנה של גרעיני אטום לא יציבים על ידי שחרור מיקרו-חלקיקים.
קבוע הדעיכה הוא מושג סטטיסטי החוזה את ההסתברות שאטום ייהרס במשך פרק זמן נתון.
זמן מחצית החיים הוא פרק הזמן שבו מחצית מהכמות הכוללת של חומר מתכלה. עבור אלמנטים מסוימים, זה מחושב בדקות, בעוד עבור אחרים זה שנים, ואפילו עשורים.
איך נמדדת קרינה
יחידות קרינה אינן היחידות המשמשות להערכת התכונות של חומרים רדיואקטיביים. בנוסף אליהם, נעשה שימוש בכמויות כגון:
- פעילות מקור הקרינה;- צפיפות השטף (מספר החלקיקים המייננים ליחידת שטח).
בנוסף, יש הבדל בתיאור השפעות הקרינה על עצמים חיים ושאינם חיים. לכן, אם החומר הוא דומם, אז המושגים חלים עליו:
- מינון נספג;- מינון חשיפה.
אם הקרינה פגעה ברקמה חיה, משתמשים במונחים הבאים:
- מינון שווה ערך;
- מינון שווה ערך יעיל;- שיעור מינון.
יחידות מדידת הקרינה הן, כאמור לעיל, ערכים מספריים מותנים שאומצו על ידי מדענים כדי להקל על חישובים ולבנות השערות ותיאוריות. אולי בגלל זה אין יחידת מידה אחת מקובלת.
Curie
אחת מיחידות הקרינה היא הקורי. זה לא שייך למערכת (לא שייך למערכת SI). ברוסיה, הוא משמש בפיזיקה גרעינית וברפואה. פעילותו של חומר תהיה שווה לקורי אחד אם יתרחשו בו 3.7 מיליארד התפרקות רדיואקטיבית בשנייה אחת. כלומר, אנו יכולים לומר שקורי אחד שווה לשלושה מיליארד שבע מאות מיליון בקלר.
המספר הזה נבע מהעובדה שמארי קירי (שהכניסה את המונח הזה למדע) ערכה את הניסויים שלה ברדיום ולקחה את קצב ההתפרקות שלו כבסיס. אבל עם הזמן, הפיזיקאים החליטו שהערך המספרי של יחידה זו קשור טוב יותר לאחר - הבקרל. זה איפשר להימנע מכמה שגיאות בחישובים מתמטיים.
בנוסף לקורי, לעתים קרובות אתה יכול למצוא כפולות או תת-כפולות, כגון:
- megacurie (שווה ל-3.7 כפול 10 בחזקת ה-16 של בקוורל);
- kilocurie (3, 7,000 מיליארד בקרל);
- מיליקורל (37 מיליון בקרל);- מיקרוקורי (37 אלף בקרל).
באמצעות יחידה זו, אתה יכול לבטא את הנפח, השטח או הפעילות הספציפית של חומר.
Becquerel
יחידת הבקרל של מינון הקרינה היא מערכתית ונכללת במערכת היחידות הבינלאומית (SI). זה הכי פשוט, מכיוון שפעילות קרינה של בקלר אחד פירושה שיש רק דעיכה רדיואקטיבית אחת בשנייה בחומר.
זה קיבל את שמו לכבודו של אנטואן אנרי בקארל, פיזיקאי צרפתי. הכותרת הייתהאושר בסוף המאה הקודמת ונמצא בשימוש עד היום. מכיוון שמדובר ביחידה קטנה למדי, נעשה שימוש בקידומות עשרוניות לציון פעילות: קילו-, מילי-, מיקרו- ואחרות.
לאחרונה, נעשה שימוש ביחידות לא מערכתיות כמו קירי ו-rutherford יחד עם בקארלים. רתרפורד אחד שווה למיליון בקרל. בתיאור הפעילות הנפחית או השטחית, ניתן למצוא את הכינויים בקרל לקילוגרם, בקרל למטר (מרובע או מעוקב) ונגזרותיהם השונות.
רנטגן
יחידת המדידה של קרינה, רנטגן, גם היא אינה מערכתית, למרות שהיא משמשת בכל מקום כדי לציין את מינון החשיפה של קרינת גמא המתקבלת. רונטגן אחד שווה למינון קרינה כזה שבו סנטימטר מעוקב אחד של אוויר בלחץ אטמוספרי סטנדרטי ובטמפרטורה אפסית נושא מטען השווה ל-3.3(10-10). זה שווה לשני מיליון זוגות של יונים.
למרות העובדה שעל פי החקיקה של הפדרציה הרוסית, רוב היחידות הלא-מערכתיות אסורות, נעשה שימוש בקרני רנטגן בסימון של מדדי דוסימטר. אבל בקרוב יפסיקו להשתמש בהם, שכן התברר שזה יותר פרקטי לרשום ולחשב הכל באפורות ובסיוורטים.
Rad
יחידת המדידה של קרינה, ראד, נמצאת מחוץ למערכת ה-SI ושווה לכמות הקרינה שבה מועברת מיליונית ג'אול של אנרגיה לגרם אחד של חומר. כלומר, ראד אחד הוא 0.01 ג'ול לכל קילוגרם של חומר.
החומר הסופג אנרגיה יכול להיות רקמה חיה או אורגנית אחרתחומרים וחומרים אנאורגניים: אדמה, מים, אוויר. כיחידה עצמאית, הרד הוצג בשנת 1953 וברוסיה יש את הזכות לשימוש בפיזיקה ורפואה.
אפור
זוהי יחידת מידה נוספת לרמת הקרינה, המוכרת על ידי מערכת היחידות הבינלאומית. הוא משקף את מינון הקרינה הנקלט. חומר נחשב כמי שקיבל מינון של אפור אחד אם האנרגיה שהועברה בקרינה שווה לג'אול אחד לקילוגרם.
יחידה זו קיבלה את שמה לכבודו של המדען האנגלי לואיס גריי והוכנסה רשמית למדע ב-1975. על פי הכללים, השם המלא של היחידה כתוב באות קטנה, אך ייעודה המקוצר באותיות גדולות. אפור אחד שווה למאה רד. בנוסף ליחידות פשוטות, נעשה שימוש גם במקבילות מרובות ותת-מרובות במדע, כגון קילו-אפור, מגה-גריה, דסיגרי, סנטי-גריי, מיקרו-אפור ועוד.
Sievert
יחידת הקרינה sievert משמשת לציון מינונים יעילים ושווים של קרינה והיא גם חלק ממערכת ה-SI, כמו אפור ובקרל. בשימוש במדע מאז 1978. סיוורט אחד שווה לאנרגיה הנספגת בקילוגרם של רקמה לאחר חשיפה לחימום אחד של קרני גמא. שם היחידה היה לכבודו של רולף זיברט, מדען משוודיה.
לפי הגדרה, sieverts ואפורות שווים, כלומר, מינונים שווים ונספג באותו גודל. אבל עדיין יש הבדל ביניהם. בעת קביעת המינון המקביליש צורך לקחת בחשבון לא רק את הכמות, אלא גם תכונות אחרות של הקרינה, כגון אורך גל, משרעת ואיזה חלקיקים מייצגים אותה. לכן, הערך המספרי של המינון הנקלט מוכפל בגורם איכות הקרינה.
אז, למשל, כל שאר הדברים שווים, ההשפעה הנספגת של חלקיקי אלפא תהיה חזקה פי עשרים מאותו מינון של קרינת גמא. בנוסף, יש צורך לקחת בחשבון את מקדם הרקמה, המראה כיצד האיברים מגיבים לקרינה. לכן, המינון המקביל משמש ברדיוביולוגיה, והמינון האפקטיבי משמש בבריאות תעסוקתית (כדי לנרמל את החשיפה לקרינה).
קבוע שמש
יש תיאוריה שחיים על הפלנטה שלנו הופיעו עקב קרינת השמש. יחידות המדידה של קרינה מכוכב הן קלוריות ו-וואט חלקי יחידת זמן. זה הוחלט מכיוון שכמות הקרינה מהשמש נקבעת על פי כמות החום שעצמים מקבלים, והעוצמה שבה היא מגיעה. רק חצי מיליונית מכמות האנרגיה הכוללת הנפלטת מגיעה לכדור הארץ.
קרינה מכוכבים מתפשטת בחלל במהירות האור וחודרת לאטמוספירה שלנו בצורה של קרניים. הספקטרום של קרינה זו הוא די רחב - מ"רעש לבן", כלומר גלי רדיו, ועד לקרני רנטגן. החלקיקים שמסתדרים גם עם הקרינה הם פרוטונים, אבל לפעמים עשויים להיות אלקטרונים (אם שחרור האנרגיה היה גדול).
הקרינה המתקבלת מהשמש היא הכוח המניע של כל התהליכים החיים עלכוכב לכת. כמות האנרגיה שאנו מקבלים תלויה בעונה, במיקום הכוכב מעל האופק ובשקיפות האטמוספירה.
השפעת הקרינה על יצורים חיים
אם רקמות חיות בעלות אותם מאפיינים מוקרנים בסוגים שונים של קרינה (באותו מינון ועוצמה), התוצאות ישתנו. לכן, כדי לקבוע את ההשלכות, רק מינון החשיפה או החשיפה אינו מספיק, כפי שקורה עם עצמים דוממים. יחידות של קרינה חודרת מופיעות בזירה, כגון sieverts rems ואפור, המעידים על מינון הקרינה המקביל.
שווה ערך הוא המינון שנקלט ברקמה חיה ומוכפל במקדם מותנה (טבלה), הלוקח בחשבון עד כמה מסוכן סוג זה או אחר של קרינה. המדד הנפוץ ביותר הוא sievert. סיוורט אחד שווה למאה רמי. ככל שהמקדם גבוה יותר, כך הקרינה מסוכנת יותר, בהתאמה. אז עבור פוטונים זה אחד, ועבור נויטרונים וחלקיקי אלפא זה עשרים.
מאז התאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל ברוסיה ובמדינות אחרות של חבר העמים, ניתנה תשומת לב מיוחדת לרמת החשיפה לקרינה לבני אדם. המינון המקביל ממקורות קרינה טבעיים לא יעלה על חמישה מיליזיוורט בשנה.
פעולת הרדיונוקלידים על עצמים שאינם חיים
חלקיקים רדיואקטיביים נושאים מטען של אנרגיה שהם מעבירים לחומר כשהם מתנגשים בו. וכמה שיותר חלקיקים באים במגע בדרכם איתםכמות מסוימת של חומר, כך הוא יקבל יותר אנרגיה. הכמות שלו מוערכת במינונים.
- מינון ספג הוא כמות הקרינה הרדיואקטיבית שנקלטה ביחידה של חומר. זה נמדד באפור. ערך זה אינו לוקח בחשבון את העובדה שההשפעה של סוגי קרינה שונים על החומר היא שונה.
- מינון חשיפה - הוא המינון הנספג, אך תוך התחשבות במידת היינון של החומר מהשפעות של חלקיקים רדיואקטיביים שונים. הוא נמדד בקולומבים לקילוגרם או רונטגנים.
