ผู้สังเกตเห็นปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีเป็นคนแรก ปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสี กัมมันตภาพรังสีคืออะไรใครเป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์นี้
บทความนี้กล่าวถึงใครเป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสี เกิดขึ้นเมื่อใด และภายใต้สถานการณ์ใด
กัมมันตภาพรังสี
โลกสมัยใหม่และอุตสาหกรรมไม่น่าจะสามารถทำได้หากไม่มีพลังงานนิวเคลียร์ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ให้พลังงานแก่เรือดำน้ำ จ่ายไฟฟ้าให้กับทั้งเมือง และ แหล่งข้อมูลพิเศษพลังงานที่ใช้นั้นถูกติดตั้งบนดาวเทียมเทียมและหุ่นยนต์ที่ศึกษาดาวเคราะห์ดวงอื่น
กัมมันตภาพรังสีถูกค้นพบใน ปลาย XIXศตวรรษ. อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับการค้นพบที่สำคัญอื่นๆ ในสาขาวิทยาศาสตร์ต่างๆ แต่นักวิทยาศาสตร์คนไหนที่ค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีเป็นครั้งแรกและเกิดขึ้นได้อย่างไร? นี่คือสิ่งที่เราจะพูดถึงในบทความนี้
กำลังเปิด
เหตุการณ์ที่สำคัญมากทางวิทยาศาสตร์นี้เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2439 และดำเนินการโดย A. Becquerel ในขณะที่ศึกษาความเชื่อมโยงที่เป็นไปได้ระหว่างการเรืองแสงกับสิ่งที่เรียกว่ารังสีเอกซ์ที่เพิ่งค้นพบ
จากข้อมูลของ Becquerel เอง มีความคิดเกิดขึ้นกับเขาว่าบางทีแสงเรืองแสงอาจมาพร้อมกับรังสีเอกซ์ด้วย เพื่อทดสอบการเดาของเขา เขาใช้สารประกอบทางเคมีหลายชนิด รวมถึงเกลือยูเรเนียมชนิดหนึ่งที่เรืองแสงในที่มืด จากนั้น โดยถือเกลือไว้ใต้แสงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์ห่อเกลือด้วยกระดาษสีเข้มแล้วใส่ไว้ในตู้บนจานถ่ายรูป ซึ่งในทางกลับกัน ก็ถูกบรรจุในกระดาษห่อที่กันแสงด้วย ต่อมาเมื่อพัฒนามันขึ้นมา Becquerel ได้เปลี่ยนรูปเกลือที่แน่นอน แต่เนื่องจากแสงเรืองแสงไม่สามารถทะลุผ่านกระดาษได้ จึงหมายความว่าเป็นรังสีเอกซ์ที่ส่องแผ่นดังกล่าว ตอนนี้เรารู้แล้วว่าใครเป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีเป็นคนแรก จริงอยู่ที่นักวิทยาศาสตร์เองก็ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าเขาค้นพบอะไร แต่สิ่งแรกก่อน
การประชุมของสถาบันวิทยาศาสตร์
ต่อมาในปีนั้นเล็กน้อย ในการประชุมครั้งหนึ่งที่ Academy of Sciences ในปารีส เบคเคอเรลได้รายงานเรื่อง "เกี่ยวกับการแผ่รังสีที่เกิดจากเรืองแสง" แต่หลังจากนั้นระยะหนึ่ง ก็ต้องปรับเปลี่ยนทฤษฎีและข้อสรุปของเขา ดังนั้นในระหว่างการทดลองครั้งหนึ่งโดยไม่ต้องรอสิ่งที่ดีและ สภาพอากาศที่มีแดดจัดนักวิทยาศาสตร์วางสารประกอบยูเรเนียมไว้บนจานถ่ายภาพซึ่งไม่ได้ฉายรังสีด้วยแสง อย่างไรก็ตาม โครงสร้างที่ชัดเจนยังคงสะท้อนให้เห็นในบันทึก
เมื่อวันที่ 2 มีนาคมของปีเดียวกัน Becquerel ได้นำเสนอต่อการประชุมของ Academy of Sciences งานใหม่ซึ่งพูดถึงรังสีที่ปล่อยออกมาจากวัตถุเรืองแสง ตอนนี้เรารู้แล้วว่านักวิทยาศาสตร์คนไหนค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสี
การทดลองเพิ่มเติม
ในขณะที่ทำการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสี เบคเคอเรลได้ลองใช้สารหลายชนิด รวมถึงยูเรเนียมโลหะด้วย และในแต่ละครั้ง ร่องรอยก็ยังคงอยู่บนแผ่นภาพถ่ายอย่างสม่ำเสมอ และด้วยการวางกากบาทโลหะระหว่างแหล่งกำเนิดรังสีกับแผ่น นักวิทยาศาสตร์ก็ได้รับของเขา อย่างที่พวกเขาจะพูดตอนนี้ เอ็กซ์เรย์- ดังนั้นเราจึงดูคำถามว่าใครเป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสี
ตอนนั้นเองที่เห็นได้ชัดว่าเบคเคอเรลได้ค้นพบรังสีที่มองไม่เห็นชนิดใหม่ซึ่งสามารถทะลุผ่านวัตถุใด ๆ ได้ แต่ในขณะเดียวกันก็ไม่ใช่รังสีเอกซ์
นอกจากนี้ยังพบว่าความเข้มนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณของยูเรเนียมในการเตรียมสารเคมี ไม่ใช่ขึ้นอยู่กับประเภทของพวกมัน เบคเคอเรลเป็นผู้แบ่งปันความสำเร็จและทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ของเขากับปิแอร์และมารี กูรี สามีภรรยาคู่หนึ่ง ซึ่งต่อมาได้ก่อตั้งกัมมันตภาพรังสีที่ปล่อยออกมาจากทอเรียม และค้นพบธาตุใหม่สองชนิด ต่อมาเรียกว่าพอโลเนียมและเรเดียม และเมื่อวิเคราะห์คำถาม“ ใครเป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสี” หลายคนมักเข้าใจผิดว่าบุญนี้มาจากคู่สมรสของคูรี
ผลต่อสิ่งมีชีวิต
เมื่อทราบว่าสารประกอบยูเรเนียมทั้งหมดปล่อยออกมา เบคเคอเรลก็ค่อยๆ กลับมาศึกษาสารเรืองแสงอีกครั้ง แต่เขาสามารถค้นพบที่สำคัญอีกครั้งได้ - ผลกระทบของรังสีกัมมันตภาพรังสีต่อสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยา ดังนั้นเบคเคอเรลจึงไม่เพียงแต่เป็นคนแรกที่ค้นพบปรากฏการณ์ของกัมมันตภาพรังสี แต่ยังเป็นผู้ที่สร้างอิทธิพลของมันต่อสิ่งมีชีวิตด้วย
สำหรับการบรรยายครั้งหนึ่ง เขาได้ยืมสารกัมมันตภาพรังสีจากกลุ่มกูรีและใส่ไว้ในกระเป๋าของเขา หลังจากการบรรยายเมื่อส่งคืนให้เจ้าของแล้ว นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นรอยแดงอย่างรุนแรงของผิวหนังซึ่งมีรูปร่างเหมือนหลอดทดลอง หลังจากฟังการเดาของเขาแล้ว เขาก็ตัดสินใจทำการทดลอง โดยสวมหลอดทดลองที่มีเรเดียมผูกติดอยู่กับมือเป็นเวลาสิบชั่วโมง และสุดท้ายฉันก็มีแผลสาหัสที่ไม่หายเป็นเวลาหลายเดือน
ดังนั้นเราจึงตรวจสอบคำถามที่นักวิทยาศาสตร์คนใดค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีเป็นคนแรก นี่คือวิธีที่ค้นพบอิทธิพลของกัมมันตภาพรังสีต่อสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ แต่อย่างไรก็ตาม Curies ก็ยังคงศึกษาวัสดุรังสีต่อไปและเสียชีวิตจากการเจ็บป่วยจากรังสีอย่างแม่นยำ ของใช้ส่วนตัวของเธอยังคงถูกเก็บไว้ในห้องนิรภัยตะกั่วแบบพิเศษ เนื่องจากปริมาณรังสีที่สะสมไว้เมื่อเกือบร้อยปีก่อนยังคงอันตรายเกินไป
การแผ่รังสีมีมานานก่อนการปรากฏตัวของมนุษย์และติดตามมนุษย์ตั้งแต่เกิดจนตาย ประสาทสัมผัสของเราไม่สามารถตรวจจับรังสีคลื่นสั้นได้ ในการตรวจจับมัน ผู้คนต้องประดิษฐ์อุปกรณ์พิเศษ โดยที่ไม่สามารถตัดสินระดับรังสีหรืออันตรายที่เกิดขึ้นได้
ประวัติความเป็นมาของการศึกษากัมมันตภาพรังสี
ทุกชีวิตบนโลกของเราเกิดขึ้น พัฒนา และดำรงอยู่ภายใต้เงื่อนไขที่บางครั้งก็ห่างไกลจากความเอื้ออำนวย สิ่งมีชีวิตได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การตกตะกอน,การเคลื่อนที่ของอากาศ,การเปลี่ยนแปลง ความดันบรรยากาศการสลับกลางวันกลางคืนและปัจจัยอื่นๆ ในหมู่พวกเขาสถานที่พิเศษถูกครอบครองโดยการแผ่รังสีไอออไนซ์ซึ่งเกิดจากองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ 25 ชนิดเช่นยูเรเนียมเรเดียมเรดอนทอเรียม ฯลฯ กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติคืออนุภาคที่บินผ่านชั้นบรรยากาศจากดวงอาทิตย์และดวงดาวในกาแล็กซี เหล่านี้เป็นแหล่งที่มาของรังสีไอออไนซ์สองแหล่งสำหรับสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตทั้งหมด
รังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมาคือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยความถี่สูงและพลังงานที่สูงมาก รังสีไอออไนซ์ทุกประเภททำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนและการเปลี่ยนแปลงในวัตถุที่ถูกฉายรังสี เชื่อกันว่าทุกชีวิตบนโลกได้ปรับตัวเข้ากับการกระทำของรังสีไอออไนซ์และไม่ตอบสนองต่อมัน มีแม้กระทั่งสมมติฐานที่ว่ากัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติเป็นกลไกของวิวัฒนาการ ต้องขอบคุณสายพันธุ์จำนวนมากที่เกิดขึ้น ซึ่งเป็นรูปแบบและรูปแบบชีวิตของสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายที่สุด เนื่องจากการกลายพันธุ์ไม่มีอะไรมากไปกว่าการเกิดขึ้นของลักษณะใหม่ของ สิ่งมีชีวิตซึ่งสามารถนำไปสู่การเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่ที่สมบูรณ์
ในช่วงศตวรรษที่ 18-19 และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัจจุบันนี้ การแผ่รังสีพื้นหลังตามธรรมชาติบนโลกได้เพิ่มขึ้นและยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เหตุผลก็คือการพัฒนาอุตสาหกรรมที่ก้าวหน้าของประเทศที่พัฒนาแล้วทั้งหมด ซึ่งเป็นผลมาจากการผลิตแร่โลหะ ถ่านหิน น้ำมัน วัสดุก่อสร้าง ปุ๋ยและแร่ธาตุอื่น ๆ ที่เพิ่มขึ้น แร่ธาตุต่าง ๆ ที่มีองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีธรรมชาติมาถึงพื้นผิวใน ปริมาณมาก เมื่อแหล่งพลังงานแร่ถูกเผา โดยเฉพาะถ่านหิน พีท และหินน้ำมัน สารต่างๆ มากมาย รวมทั้งสารกัมมันตภาพรังสี จะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 มีการค้นพบกัมมันตภาพรังสีเทียม สิ่งนี้นำไปสู่การสร้างระเบิดปรมาณูในสหรัฐอเมริกาและในประเทศอื่น ๆ เช่นเดียวกับการพัฒนาพลังงานนิวเคลียร์ ในระหว่าง การระเบิดปรมาณู, การดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (โดยเฉพาะในช่วงเกิดอุบัติเหตุ) ใน สิ่งแวดล้อมนอกจากพื้นหลังทางธรรมชาติที่คงที่แล้ว ยังมีกัมมันตภาพรังสีเทียมอีกด้วย ซึ่งนำไปสู่การเกิดการระบาดและพื้นที่ขนาดใหญ่ด้วย ระดับสูงกัมมันตภาพรังสี.
กัมมันตภาพรังสีคืออะไร ใครเป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์นี้?
กัมมันตภาพรังสีถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2439 โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส A. Becquerel เขาพิจารณาว่าแหล่งกำเนิดรังสีหลักคือรังสีแกมมาเนื่องจากมีพลังงานทะลุทะลวงสูง กัมมันตภาพรังสีคือรังสีที่บุคคลได้รับอย่างต่อเนื่องอันเป็นผลมาจากการสัมผัส แหล่งธรรมชาติรังสี (จักรวาลและ แสงอาทิตย์, รังสีภาคพื้นดิน) เรียกว่ารังสีพื้นหลังตามธรรมชาติ มันมีอยู่เสมอ: ตั้งแต่ช่วงเวลาของการก่อตัวของโลกของเราจนถึงปัจจุบัน มนุษย์ก็เหมือนกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่ต้องสัมผัสกับรังสีพื้นหลังตามธรรมชาติอยู่ตลอดเวลา ตามรายงานของคณะกรรมการวิทยาศาสตร์แห่งสหประชาชาติว่าด้วยผลกระทบของรังสีปรมาณู (SCEAR) การสัมผัสรังสีของมนุษย์ที่เกิดจากแหล่งกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติคิดเป็นประมาณ 83% ของรังสีทั้งหมดที่มนุษย์ได้รับ ส่วนที่เหลืออีก 17% เกิดจากแหล่งกำเนิดกัมมันตภาพรังสีที่มนุษย์สร้างขึ้น เปิดและ การประยุกต์ใช้จริงพลังงานนิวเคลียร์ทำให้เกิดปัญหามากมาย ทุกปีขอบเขตของการติดต่อระหว่างมนุษยชาติกับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่มีรังสีไอออไนซ์จะขยายออกไป ทุกวันนี้ เนื่องจากการปนเปื้อนของดินและบรรยากาศจากผลิตภัณฑ์กัมมันตภาพรังสีของพลังงานนิวเคลียร์และการระเบิดของนิวเคลียร์เชิงทดลอง การแพร่กระจายของรังสีรักษาและการวินิจฉัยทางการแพทย์อย่างกว้างขวาง และการใช้วัสดุก่อสร้างใหม่ ความดันรังสีจึงเพิ่มขึ้นกว่าสองเท่า
ประเภทของกัมมันตภาพรังสี
กัมมันตภาพรังสีประดิษฐ์และจากธรรมชาติมีอิทธิพลต่อปริมาณสูงสุดที่บุคคลสามารถรับได้ นี่เป็นกระบวนการที่ทำให้การศึกษาผลกระทบทางชีวภาพของรังสีเข้มข้นขึ้นโดยผู้คนจำนวนมากขึ้น ทุกคนควรรู้ว่าความสัมพันธ์ระหว่างอัตราปริมาณรังสี (RED) และปริมาณรังสีที่เท่ากันนั้นมีความสัมพันธ์กันอย่างไร ซึ่งเป็นปัจจัยชี้ขาดในการประเมินความเสียหายที่เกิดกับมนุษย์จากรังสี
β อนุภาคมีพลังงานประมาณ 0.01 ถึง 2.3 MeV และเดินทางด้วยความเร็วแสง บนเส้นทางของพวกเขา พวกเขาสร้างไอออนโดยเฉลี่ย 50 คู่ต่อเส้นทาง 1 ซม. และไม่สิ้นเปลืองพลังงานเร็วเท่ากับอนุภาค α เพื่อชะลอการฉายรังสี β ต้องใช้โลหะที่มีความหนาอย่างน้อย 3 มม.
กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติของสารเกิดขึ้นเมื่ออนุภาค α ถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียสและมีพลังงานระหว่าง 4 ถึง 9 MeV อนุภาค α ที่ถูกขับออกจากนิวเคลียสด้วยความเร็วเริ่มต้นสูง (สูงถึง 20,000 กม./วินาที) ใช้พลังงานในการแตกตัวของอะตอมของสสารที่พวกมันพบบนเส้นทางของพวกมัน (โดยเฉลี่ย 50,000 คู่ไอออนต่อเส้นทาง 1 ซม.) และหยุดลง
รังสี γ เป็นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 0.01 นาโนเมตร พลังงานของ γ-ควอนตัมจะแปรผันจากประมาณ 0.02 ถึง 2.6 MeV โฟตอนของรังสี γ จะถูกดูดซับในปฏิกิริยาหนึ่งหรือหลายครั้งกับอะตอมของสสาร อิเล็กตรอนทุติยภูมิทำให้อะตอมของสิ่งแวดล้อมแตกตัวเป็นไอออน รังสีแกมมาถูกปิดกั้นบางส่วนด้วยตะกั่วหนา (หนามากกว่า 200 มม.) หรือแผ่นคอนกรีตเท่านั้น
ปรากฏการณ์ของกัมมันตภาพรังสีคือการแผ่รังสีพร้อมกับการปล่อยพลังงานในปริมาณต่างกันและมีความสามารถในการทะลุทะลวงต่างกันจึงมี อิทธิพลที่แตกต่างกันต่อสิ่งมีชีวิตและระบบนิเวศโดยรวม ในการวัดปริมาณรังสี มีการใช้ปริมาณที่แสดงลักษณะเชิงปริมาณของคุณสมบัติกัมมันตภาพรังสีของสารและผลกระทบที่เกิดจากรังสี: กิจกรรม, ปริมาณรังสีที่ได้รับ, ปริมาณรังสีที่ดูดซึม, ปริมาณรังสีที่เท่ากัน การค้นพบกัมมันตภาพรังสีและความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงนิวเคลียสเทียมมีส่วนช่วยในการพัฒนาวิธีการและเทคนิคในการวัดกัมมันตภาพรังสีขององค์ประกอบ
การเจ็บป่วยจากรังสี
กัมมันตภาพรังสีคือรังสีที่ทำให้เกิดอาการเจ็บป่วยจากรังสี โรคนี้มีรูปแบบเรื้อรังและเฉียบพลัน เรื้อรัง เจ็บป่วยจากรังสีเริ่มต้นจากการที่ร่างกายได้รับรังสีเป็นเวลานาน (จาก 1 mSv ถึง 5 mSv ต่อวัน) ปริมาณรังสีหลังจากการสะสมของปริมาณรวม 0.7 ... 1.0 Sat การเจ็บป่วยจากรังสีเฉียบพลันเกิดจากการได้รับรังสีที่รุนแรงเพียงครั้งเดียวถึง 1-2 Sv จนถึงขนาดที่มากกว่า 6 Sv การคำนวณปริมาณรังสีที่เท่ากันแสดงให้เห็นว่าปริมาณรังสีที่บุคคลได้รับภายใต้สภาวะปกติในเมือง โชคดีที่ต่ำกว่าปริมาณที่ทำให้เกิดอาการเจ็บป่วยจากรังสีอย่างมาก
อัตราปริมาณรังสีที่เท่ากันที่เกิดจากรังสีธรรมชาติคือ 0.44 ถึง 1.75 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี ในระหว่างการวินิจฉัยทางการแพทย์ (การตรวจเอ็กซ์เรย์ การฉายรังสี ฯลฯ) บุคคลจะได้รับประมาณ 1.4 มิลลิซีเวิร์ตต่อปี ให้เราเสริมด้วยว่าวัสดุก่อสร้าง (อิฐ คอนกรีต) ยังมีธาตุกัมมันตภาพรังสีในปริมาณน้อยด้วย ดังนั้นปริมาณรังสีจึงเพิ่มขึ้นอีก 1.5 mSv ในระหว่างปี
สำหรับการประเมินข้อเท็จจริงเกี่ยวกับความเป็นอันตรายของรังสีกัมมันตภาพรังสี จะใช้ลักษณะเฉพาะ เช่น ความเสี่ยง โดยปกติแล้วความเสี่ยงมักเข้าใจว่าเป็นความน่าจะเป็นที่จะก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์หรือชีวิตในช่วงเวลาหนึ่ง (โดยปกติภายในหนึ่งปีปฏิทิน) โดยคำนวณโดยใช้สูตรสำหรับความถี่สัมพัทธ์ของการเกิดเหตุการณ์สุ่มอันตรายโดยรวม ทั้งหมด เหตุการณ์ที่เป็นไปได้- อาการหลักของความเสียหายที่เกิดจากรังสีกัมมันตภาพรังสีคือมะเร็งในมนุษย์
กลุ่มพิษรังสี
ความเป็นพิษของรังสีเป็นคุณสมบัติของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาเมื่อเข้าสู่ร่างกาย ความเป็นพิษต่อรังสีของไอโซโทปขึ้นอยู่กับคุณลักษณะและปัจจัยหลายประการ โดยปัจจัยหลักมีดังนี้:
1) เวลาที่สารกัมมันตรังสีเข้าสู่ร่างกาย
3) แผนภาพการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีในร่างกาย
4) พลังงานเฉลี่ยของเหตุการณ์การสลายตัวหนึ่งครั้ง
5) การกระจายตัวของสารกัมมันตรังสีระหว่างระบบและอวัยวะ
6) วิธีที่สารกัมมันตภาพรังสีเข้าสู่ร่างกาย
7) เวลาที่อยู่อาศัยของนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีในร่างกาย
นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีทั้งหมดซึ่งเป็นแหล่งที่มาของการสัมผัสภายในแบ่งออกเป็นสี่กลุ่มของความเป็นพิษต่อรังสี:
- กลุ่ม A - มีความเป็นพิษต่อรังสีสูงเป็นพิเศษ กิจกรรมขั้นต่ำ 1 kBq;
- กลุ่ม B - มีความเป็นพิษต่อรังสีสูง กิจกรรมขั้นต่ำไม่เกิน 10 kBq;
- กลุ่ม B - มีความเป็นพิษต่อรังสีโดยเฉลี่ย กิจกรรมขั้นต่ำไม่เกิน 100 kBq;
- กลุ่ม G - มีความเป็นพิษต่อรังสีต่ำ กิจกรรมขั้นต่ำไม่เกิน 1,000 kBq
หลักการควบคุมการสัมผัสรังสี
อันเป็นผลมาจากการทดลองกับสัตว์และการศึกษาผลที่ตามมาของการฉายรังสีของมนุษย์ในระหว่างนั้น การระเบิดของนิวเคลียร์,อุบัติเหตุในสถานประกอบการด้านวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์, การฉายรังสีบำบัด เนื้องอกร้ายเช่นเดียวกับการศึกษากัมมันตภาพรังสีประเภทอื่น ๆ ปฏิกิริยาของร่างกายต่อการฉายรังสีแบบเฉียบพลันและเรื้อรังก็ถูกสร้างขึ้น
ผลแบบไม่สุ่มหรือผลที่กำหนดขึ้นอยู่กับขนาดยาและปรากฏในสิ่งมีชีวิตที่ได้รับรังสีในระยะเวลาอันสั้น เมื่อปริมาณรังสีเพิ่มขึ้น ระดับของความเสียหายต่ออวัยวะและเนื้อเยื่อจะเพิ่มขึ้น - สังเกตผลการสอบเทียบ
ผลกระทบแบบสุ่มหรือน่าจะเป็น (สุ่ม) หมายถึงผลที่ตามมาจากการฉายรังสีของร่างกาย การเกิดขึ้นของผลสุ่มจะขึ้นอยู่กับการกลายพันธุ์ที่เกิดจากรังสีและการรบกวนอื่นๆ ใน โครงสร้างเซลล์- เกิดขึ้นทั้งในร่างกาย (จากภาษาละติน somatos - ร่างกาย) และเซลล์สืบพันธุ์และนำไปสู่การก่อตัวของเนื้องอกที่เป็นมะเร็งในร่างกายที่ถูกฉายรังสีและในลูกหลาน - ความผิดปกติของพัฒนาการและความผิดปกติอื่น ๆ ที่สืบทอดมา (ผลกระทบทางพันธุกรรม) เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าไม่มีเกณฑ์สำหรับผลกระทบต่อการกลายพันธุ์ของรังสี ซึ่งหมายความว่าไม่มีขนาดยาที่ปลอดภัยอย่างสมบูรณ์ ด้วยผลเพิ่มเติมของการแผ่รังสีไอออไนซ์ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยการกลายพันธุ์หลายอย่างในขนาด 1 cSv (1 rem) ความเสี่ยงของเนื้องอกมะเร็งจะเพิ่มขึ้น 5% และการปรากฏตัวของความบกพร่องทางพันธุกรรม 0.4%
ความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตจากการสัมผัสรังสีไอออไนซ์เพิ่มเติมในปริมาณที่น้อยดังกล่าวจะน้อยกว่าความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตในการผลิตที่ปลอดภัยที่สุดอย่างมาก แต่มันก็เกิดขึ้นได้ เนื่องจากปริมาณรังสีในร่างกายมนุษย์ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด ฟังก์ชันนี้ดำเนินการตามมาตรฐานความปลอดภัยของรังสี
NRBU-97 มีวัตถุประสงค์เพื่อป้องกันการเกิดผลกระทบที่กำหนด (ร่างกาย) และจำกัดการเกิดผลสุ่มในระดับที่ยอมรับ กฎระเบียบด้านสุขอนามัยจากการฉายรังสีที่กำหนดโดย NRBU-97 อิงตามหลักการป้องกันสามประการต่อไปนี้:
หลักการของการให้เหตุผล
- หลักการไม่เกิน
- หลักการเพิ่มประสิทธิภาพ
กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ: ระดับ ปริมาณ ความเสี่ยง
ระบบป้องกันรังสีสำหรับพลเมืองซึ่งสร้างขึ้นจากผลการวิจัยทางการแพทย์และชีววิทยามีการกำหนดไว้โดยย่อดังนี้ ระดับของความเป็นไปได้ อิทธิพลเชิงลบการสัมผัสกับสุขภาพของมนุษย์นั้นพิจารณาจากขนาดของปริมาณรังสีเท่านั้น โดยไม่คำนึงถึงแหล่งที่มาของรังสีไอออไนซ์ที่เกิดขึ้น - จากธรรมชาติหรือเทียม แหล่งที่มาจากธรรมชาติที่ได้รับการปรับปรุงทางเทคโนโลยีเป็นส่วนประกอบที่ควบคุมได้ของขนาดยาทั้งหมด และสามารถลดลงได้โดยใช้มาตรการที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น สำหรับเรดอนในอากาศภายในอาคารและปริมาณหลักที่ก่อตัวแหล่งกำเนิด จะมีการระบุสถานการณ์การสัมผัสสองแบบ: การสัมผัสในอาคารที่มีการใช้งานอยู่แล้ว และในบ้านใหม่ที่เพิ่งเริ่มดำเนินการ
มาตรฐานกำหนดให้กิจกรรมสมดุลที่เท่ากันของเรดอนในอากาศ (EROA) สำหรับบ้านที่ใช้งานไม่เกิน 100 Bq/m3 ซึ่งสอดคล้องกับค่า 250 Bq/m3 ในช่วงของกิจกรรมเชิงปริมาตรซึ่งใช้ในส่วนใหญ่ ประเทศในยุโรป- สำหรับการเปรียบเทียบ มาตรฐานความปลอดภัยขั้นพื้นฐาน (BSS) ของ IAEA ใหม่ได้กำหนดระดับอ้างอิงสำหรับเรดอนไว้ที่ 300 Bq/m3
สำหรับบ้านใหม่ ศูนย์ดูแลเด็ก และโรงพยาบาล ค่านี้คือ 50 Bq/m3 (หรือ 125 Bq/m3 ของก๊าซเรดอน) การวัดกัมมันตภาพรังสีเรดอนตาม NRBU-97 รวมถึงตาม เอกสารกำกับดูแลประเทศอื่นๆ ในโลก จะดำเนินการโดยวิธีบูรณาการเท่านั้น ข้อกำหนดนี้มีความสำคัญมาก เนื่องจากระดับเรดอนในอากาศของอพาร์ทเมนต์หรือบ้านหลังหนึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้ 100 ครั้งในระหว่างวัน
เรดอน - 222
ในระหว่างการศึกษาที่ดำเนินการในรัสเซียเมื่อวันที่ ปีที่ผ่านมาโดยวิเคราะห์โครงสร้างและขนาดของปริมาณรังสีที่มีอยู่แล้วพบว่าสิ่งสำคัญสำหรับประชากรในบ้านคือ สารอันตรายซึ่งก่อให้เกิดกัมมันตภาพรังสีคือเรดอน เนื้อหาของสารนี้ในอากาศสามารถลดลงได้อย่างง่ายดายโดยการเพิ่มการระบายอากาศของห้องหรือจำกัดการไหลของก๊าซโดยการปิดผนึกพื้นที่ชั้นใต้ดิน ตามที่กรมอนามัยรังสีระบุว่า ประมาณ 23% ของสต็อกที่อยู่อาศัยไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของกรอบการกำกับดูแลปัจจุบันสำหรับปริมาณเรดอนในอากาศภายในอาคาร หากสต๊อกที่อยู่อาศัยได้ตามมาตรฐานปัจจุบัน ความสูญเสียจะลดลงครึ่งหนึ่ง
มาดูกันว่าเหตุใดเรดอนจึงเป็นอันตรายมาก? กัมมันตภาพรังสีคือการสลายตัวของนิวไคลด์กัมมันตรังสีตามธรรมชาติของอนุกรมยูเรเนียม ซึ่งในระหว่างนั้นเรดอน-222 จะถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซ ในเวลาเดียวกันก็ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ลูกสาวอายุสั้น (SDP): พอโลเนียม บิสมัท ตะกั่ว ซึ่งเมื่อเติมลงในอนุภาคฝุ่นหรือความชื้น จะก่อให้เกิดละอองกัมมันตภาพรังสี เมื่อเข้าไปในปอด สารผสมนี้จะมีครึ่งชีวิตสั้นของเรดอน-222 DPR ส่งผลให้ได้รับปริมาณรังสีที่ค่อนข้างสูง ซึ่งอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งปอด
จากการสำรวจสต็อกที่อยู่อาศัยของแต่ละภูมิภาค (บ้าน 28,000 หลัง) โดยผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันสุขอนามัยและนิเวศวิทยาทางการแพทย์ ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักสำหรับแต่ละภูมิภาคของปริมาณรังสีที่มีประสิทธิผลเฉลี่ยต่อปีของการสัมผัสเรดอนต่อประชากรคือ 2.4 mSv/ปี สำหรับประชากรในชนบท ค่านี้สูงเกือบสองเท่า และอยู่ที่ 4.1 mSv/ปี สำหรับแต่ละภูมิภาค ปริมาณเรดอนจะแตกต่างกันค่อนข้างมาก - ตั้งแต่ 1.2 มิลลิซีเวิร์ต/ปี ถึง 4.3 มิลลิซีเวิร์ต/ปี และปริมาณรังสีส่วนบุคคลของประชากรอาจเกินขีดจำกัดปริมาณรังสีสำหรับผู้เชี่ยวชาญประเภท A (20 มิลลิซีเวิร์ต/ปี)
หากเราประมาณการอัตราการเสียชีวิตจากโรคมะเร็งปอดที่เกิดจากการสัมผัสเรดอน-222 โดยใช้วิธีที่เป็นที่ยอมรับกันในโลกปฏิบัติ ก็จะประมาณ 6,000 รายต่อปี นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องคำนึงถึงว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้รับความรู้เกี่ยวกับอิทธิพลของเรดอน ดังนั้นจากการศึกษาทางระบาดวิทยาพบว่าเรดอนสามารถทำให้เกิดโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวในเด็กได้ จากข้อมูลของ AS Evrard ความสัมพันธ์ระหว่างเรดอนและมะเร็งเม็ดเลือดขาวในเด็กเพิ่มขึ้น 20% ทุกๆ 100 Bq/m3 จากข้อมูลของ Raaschou-Nielsen การเพิ่มขึ้นนี้มากกว่า 34% ทุกๆ 100 Bq/m3
กัมมันตภาพรังสีและของเสีย
ในทุกประเทศ ปัญหาของการแปรรูปและการกำจัดขยะโลหะที่มีกัมมันตภาพรังสีนั้นรุนแรงมาก นี่เป็นแหล่งกำเนิดรังสีด้วย ไม่เพียงแต่จากอุบัติเหตุ เช่น ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิล แต่ยังมาจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่กำลังดำเนินการอยู่ด้วย ซึ่งมีการวางแผนการเปลี่ยนหน่วยอย่างต่อเนื่อง จะทำอย่างไรกับส่วนประกอบและโครงสร้างโลหะเก่าที่มีกัมมันตภาพรังสีสูง? ผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันการเชื่อมไฟฟ้าได้พัฒนาวิธีการหลอมด้วยพลาสมาอาร์กในเบ้าหลอมที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ ซึ่งช่วยให้มั่นใจในการกำจัดโลหะหรือโลหะผสมที่มีกัมมันตภาพรังสีเป็นตะกรัน นี่คือหลักฟิสิกส์ของการทำความสะอาดที่ปลอดภัยที่สุด ในกรณีนี้คุณสามารถใช้องค์ประกอบตะกรันต่าง ๆ ที่มีความสามารถในการดูดซับสูง วิธีนี้สามารถกำจัดองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีที่อยู่ในรอยแตกและซอกมุมของพื้นผิวได้ ในการตัดเศษโลหะ มีการวางแผนที่จะใช้การตัดพลาสม่าและการระเบิดใต้น้ำ การตัดด้วยไฟฟ้า-ไฮดรอลิก และการบดอัดหน่วยและโครงสร้างการตัด เทคโนโลยีประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ช่วยลดการก่อตัวของฝุ่นระหว่างการทำงาน ดังนั้นจึงป้องกันมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ค่าใช้จ่ายในการแปรรูปกากกัมมันตภาพรังสีภายใต้โครงการในประเทศนั้นต่ำกว่าของผู้พัฒนาต่างประเทศ
หลักการพื้นฐานของการป้องกันแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์ที่ปิดสนิท
แหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์แบบปิดทำให้เกิดการฉายรังสีภายนอกร่างกายเท่านั้น หลักการป้องกันสามารถได้มาจากรูปแบบพื้นฐานของการกระจายรังสีและลักษณะของอันตรกิริยากับสสาร:
ปริมาณรังสีภายนอกเป็นสัดส่วนกับเวลาและความเข้มของการสัมผัสกับรังสี
- ความเข้มของรังสีจากแหล่งกำเนิดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนอนุภาคหรือควอนตัมหรืออนุภาค
- เมื่อผ่านสารรังสีจะถูกดูดซับและช่วงของมันขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสารนี้
หลักการพื้นฐานของการป้องกันรังสีจากภายนอกมีดังนี้:
ก) การคุ้มครองตามเวลา
b) การป้องกันด้วยตัวเลข
c) การป้องกันด้วยหน้าจอ (ป้องกันแหล่งกำเนิดด้วยวัสดุ)
d) การป้องกันตามระยะทาง (เพิ่มระยะทางเป็นค่าสูงสุดที่เป็นไปได้)
ในมาตรการป้องกันที่ซับซ้อนควรคำนึงถึงประเภทของรังสีของสารกัมมันตภาพรังสี (α-, β-particles, γ-quanta) ด้วย ไม่จำเป็นต้องป้องกันรังสีภายนอกด้วยอนุภาคαเนื่องจากระยะในอากาศอยู่ที่ 2.4-11 ซม. และในน้ำและเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต - เพียง 100 ไมครอน ชุดเอี๊ยมป้องกันพวกมันได้อย่างสมบูรณ์
ด้วยการฉายรังสีภายนอกอนุภาคβจะส่งผลต่อผิวหนังและกระจกตาของดวงตาและในปริมาณมากจะทำให้ผิวหนังแห้งและไหม้เล็บเปราะและต้อกระจก เพื่อป้องกันอนุภาค β จึงมีการใช้ถุงมือยาง แว่นตา และตะแกรง ในกรณีของฟลักซ์ที่มีกำลังสูงเป็นพิเศษของอนุภาค β เราควรใช้ หน้าจอเพิ่มเติมมีไว้สำหรับการป้องกันรังสีเอกซ์ bremsstrahlung: ผ้ากันเปื้อนและถุงมือที่ทำจากยางตะกั่ว แก้วตะกั่ว ตะแกรง กล่อง ฯลฯ
การป้องกันจากการแผ่รังสี γ ภายนอกสามารถเกิดขึ้นได้โดยการลดเวลาในการทำงานโดยตรงกับแหล่งที่มาโดยใช้ หน้าจอป้องกัน,ดูดซับรังสี,เพิ่มระยะห่างจากแหล่งกำเนิด
วิธีการป้องกันที่กล่าวข้างต้นสามารถใช้แยกกันหรือรวมกันได้หลากหลาย แต่เพื่อให้ปริมาณโฟตอนภายนอกที่สัมผัสกับบุคคลประเภท A ไม่เกิน 7 mR ต่อวัน และ 0.04 R ต่อสัปดาห์ การป้องกันโดยการลดเวลาในการทำงานโดยตรงกับแหล่งกำเนิดรังสีโฟตอนนั้นทำได้โดยความเร็วในการใช้ยาโดยลดความยาวของวันทำงานและสัปดาห์ทำงาน
คุณจะได้เรียนรู้จากบทความนี้ซึ่งเป็นผู้ค้นพบกัมมันตภาพรังสีและเป็นผู้ค้นพบที่สำคัญทางวิทยาศาสตร์
ใครเป็นผู้ค้นพบกัมมันตภาพรังสี?
วิทยาศาสตร์อย่างเป็นทางการเชื่อเช่นนั้น คู่สมรสและค้นพบกัมมันตภาพรังสี แต่ปรากฏการณ์นี้ต่อหน้าคู่สมรสถูกค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์หลายคนก่อนหน้านี้
เป็นครั้งแรกที่ปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสี ค้นพบโดยช่างภาพ Abel Niépce de Saint-Victorและค่อนข้างบังเอิญในปี พ.ศ. 2400 เมื่อเขาพยายามจะได้ภาพถ่ายสี ขณะทำการทดลองกับเกลือของโลหะ เขาค้นพบว่าเกลือบางชนิดทิ้งรอยประทับไว้บนกระดาษภาพถ่ายในความมืด พวกมันคือเกลือยูเรเนียมซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดรังสีกัมมันตภาพรังสีที่มองไม่เห็น แต่ถือว่าเป็นอันตรายต่อมนุษย์จึงลืมไปชั่วขณะหนึ่ง
นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Antoine Becquerel ศึกษาแร่ธาตุเรืองแสงซึ่งเรืองแสงได้ระยะหนึ่งหลังจากสัมผัสกับแสงแดด ก่อนหน้านั้นเขาศึกษารังสีเอกซ์และเชื่อว่ามีความเกี่ยวข้องกัน เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้ Becquerel ทดลองเกลือยูเรเนียมซึ่งยืนยันสมมติฐานของเขา นี่คือวิธีที่เขาค้นพบกัมมันตภาพรังสีในปี พ.ศ. 2439
อย่างไรก็ตาม คำว่า "กัมมันตภาพรังสี" ถูกคิดค้นและนำมาใช้ในการเผยแพร่ทางวิทยาศาสตร์ ไม่ใช่โดยเขา แต่โดย Marie Skłodowska-Curie- เธอร่วมกับปิแอร์สามีของเธอกำลังค้นคว้าปรากฏการณ์นี้
กัมมันตภาพรังสีธรรมชาติและประดิษฐ์
ปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2439 โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส อองรี เบกเคอเรล เขาค้นพบว่าสสารที่มียูเรเนียมปล่อยรังสีที่มองไม่เห็นซึ่งทำให้แผ่นภาพถ่ายมืดลงและสามารถเจาะกระดาษ ไม้ และสื่อที่มีความหนาแน่นอื่นๆ ได้ ในเวลาต่อมา Marie Sklodowska-Curie และ Pierre Curie นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสผู้โด่งดังได้พิสูจน์แล้วว่า นอกจากยูเรเนียมแล้ว ทอเรียมและพอโลเนียมยังมีความสามารถในการปล่อยรังสีดังกล่าวอีกด้วย หลังจากนั้นไม่นาน (พ.ศ. 2441) พวกเขาก็ค้นพบเรเดียม ชาวคูรีแยกเรเดียมออกมาได้ รูปแบบบริสุทธิ์ซึ่งเป็นโลหะสีขาวเงินอ่อนที่มีคุณสมบัติคล้ายกับแบเรียม การวิจัยแสดงให้เห็นว่าความเข้มของรังสีที่ปล่อยออกมาจากเรเดียมนั้นมากกว่าความเข้มของยูเรเนียมหลายล้านเท่า เบคเคอเรลและคณะคูรีแสดงให้เห็นถึงผลกระทบที่รุนแรงของรังสีเรเดียมต่อร่างกายมนุษย์
ความสามารถขององค์ประกอบบางอย่างในการเปล่งรังสีที่ค้นพบโดย Becquerel เรียกว่ากัมมันตภาพรังสีโดย Curies และสารที่มีความสามารถนี้เรียกว่าสารกัมมันตภาพรังสี
ในปัจจุบัน รังสีที่เกิดจากการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีเรียกว่า รังสีไอออไนซ์ หรือ รังสีนิวเคลียร์ ชื่อแรกเหล่านี้เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติหลักอย่างหนึ่งของการแผ่รังสีเหล่านี้ - ความสามารถในการสร้างไอออนไนซ์ในสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม รังสีเอกซ์และรังสีอัลตราไวโอเลตในระดับหนึ่งก็มีความสามารถนี้เช่นกัน ดังนั้นชื่อ “รังสีนิวเคลียร์” จึงแม่นยำกว่า
ธาตุกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ
ตัวปล่อยตามธรรมชาติหรือโดยธรรมชาติล้วนเป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นในธรรมชาติและไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยมนุษย์ ปรากฏการณ์ของกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นถูกค้นพบเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 ร่องรอยของกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติสามารถพบได้ในสารที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตทั้งหมด
การค้นพบกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อแนวคิดพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์หลายประการ มีการใช้ปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ วิธีการที่มีประสิทธิภาพศึกษาโครงสร้างจุลทรรศน์ของสารและคุณสมบัติของสาร กัมมันตภาพรังสีของตัวปล่อยตามธรรมชาติเริ่มถูกนำมาใช้ในการศึกษาโครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอมเพื่อประมาณอายุของโลกและวัดอัตราการก่อตัวของตะกอนที่ด้านล่างของมหาสมุทร
ปัจจุบันมีการค้นพบไอโซโทปในธรรมชาติประมาณ 340 ไอโซโทป โดย 70 ไอโซโทปเป็นสารกัมมันตภาพรังสี ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไอโซโทปของโลหะหนัก
ไอโซโทปกัมมันตรังสีธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นธาตุหนัก องค์ประกอบทั้งหมดที่มีเลขอะตอมมากกว่า 80 มีไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี ไอโซโทปของธาตุที่มีเลขอะตอมมากกว่า 82 ในสถานะเสถียรโดยทั่วไปไม่เป็นที่รู้จัก พวกมันทั้งหมดเป็นกัมมันตภาพรังสี นอกจากตัวปล่อยกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจากแหล่งกำเนิดบนโลกแล้ว ยังมีไอโซโทปบางชนิดที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของรังสีคอสมิกกับก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลกและองค์ประกอบแต่ละส่วนของเปลือกโลก สิ่งสำคัญที่สุดคือคาร์บอน (C 14) และไอโซโทป (H 3)
ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีธรรมชาติที่พบในธรรมชาติสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่ม กลุ่มแรกประกอบด้วยธาตุกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ ซึ่งไอโซโทปที่ทราบกันว่าเป็นธาตุกัมมันตภาพรังสี กลุ่มนี้ประกอบด้วยสามตระกูลของไอโซโทปที่เปลี่ยนรูปอย่างต่อเนื่อง: ชุดของยูเรเนียม - เรเดียม, ทอเรียม และแอกทิเนียม ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการสลายตัวขั้นกลางของกลุ่มกัมมันตรังสีเหล่านี้มีทั้งไอโซโทปที่เป็นของแข็งและก๊าซ (การเปล่งออกมา) ที่สำคัญที่สุดของกลุ่มนี้คือยูเรเนียม (U 235) ทอเรียม (Th 232) เรเดียม (Ra 226) และเรดอน (Rn 222, Rn 220) กลุ่มที่สองประกอบด้วยไอโซโทป องค์ประกอบทางเคมีเกี่ยวข้องกับพันธุกรรม กล่าวคือ ไม่สร้างครอบครัว กลุ่มนี้ประกอบด้วยโพแทสเซียม (K 40) แคลเซียม (Ca 48) รูบิเดียม (Rb 87) เซอร์โคเนียม (Zr 96) แลนทานัม (La 138) ซาแมเรียม (Sm 147) ลูเทเทียม (Lu 176) ในกลุ่มนี้ โพแทสเซียมมีความสำคัญอันดับแรก โดยเป็นตัวกำหนดปริมาณกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติที่ใหญ่ที่สุด
กลุ่มที่สามประกอบด้วยไอโซโทปคอสโมเจนิกที่เรียกว่าซึ่งเกิดขึ้นในสตราโตสเฟียร์ภายใต้อิทธิพลของรังสีคอสมิกซึ่งถูกจับโดยการตกตะกอนในชั้นบรรยากาศและตกลงมาเป็นองค์ประกอบบน พื้นผิวโลก- กลุ่มนี้ประกอบด้วยไอโซโทป (H 3), เบริลเลียม (Be 7, Be 10) และคาร์บอน (C 14)
ตัวปล่อยตามธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นไอโซโทปที่มีอายุยืนยาว โดยมีครึ่งชีวิต 10 8 -10 16 ปี ในระหว่างกระบวนการสลายตัว พวกมันจะปล่อยอนุภาคα-และβ-รวมทั้งรังสีγออกมา โดยทั่วไปแล้วไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเหล่านี้จะพบได้ในสถานะที่กระจัดกระจายมาก
ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีประดิษฐ์
นอกจากไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีธรรมชาติที่มีอยู่ในส่วนผสมตามธรรมชาติของธาตุแล้ว ยังรู้จักไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเทียมอีกหลายชนิดอีกด้วย ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีประดิษฐ์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ต่างๆ การศึกษากัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบทางเคมีหนึ่งไปเป็นอีกองค์ประกอบหนึ่งนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นภายในนิวเคลียสของอะตอม กล่าวคือ กระบวนการภายในนิวเคลียร์ ในเรื่องนี้มีความพยายามที่จะแปลงองค์ประกอบทางเคมีบางชนิดให้กลายเป็นองค์ประกอบอื่นโดยมีอิทธิพลต่อนิวเคลียสของอะตอม
ในการแปลงองค์ประกอบทางเคมีบางอย่างให้เป็นองค์ประกอบอื่น จำเป็นต้องให้นิวเคลียสของอะตอมมีอิทธิพลดังกล่าว ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสและการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องขององค์ประกอบบางอย่างไปเป็นองค์ประกอบอื่น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานในลำดับเดียวกันกับพลังงานของพันธะภายในนิวเคลียร์ การระดมยิงพวกมันด้วยอนุภาคพลังงานสูง (จากหลายล้านถึงหมื่นล้านอิเล็กตรอนโวลต์) กลายเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการมีอิทธิพลต่อนิวเคลียสของอะตอม
ในตอนแรก อนุภาค α ของรังสีกัมมันตรังสีถูกใช้เป็นอนุภาคในการทิ้งระเบิด
ในปีพ.ศ. 2462 รัทเทอร์ฟอร์ดเป็นคนแรกที่แยกนิวเคลียสของไนโตรเจนโดยการยิงอนุภาคพอโลเนียมอัลฟา จากนั้นพวกเขาก็เริ่มใช้อนุภาคที่มีประจุอื่น โดยให้ความเร็วที่สูงมากแก่พวกมันก่อน ( พลังงานจลน์) ในคันเร่งแบบพิเศษ นอกจากนี้ ปัจจุบันมีการใช้กระแสของอนุภาคที่มีประจุและเป็นกลางที่สร้างโดยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ กระบวนการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียสของอะตอมซึ่งเกิดจากอิทธิพลของอนุภาคมูลฐานเร็ว (หรือนิวเคลียสของอะตอมอื่น) ที่มีต่อพวกมันเรียกว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ ตัวอย่างเช่น หลังจากส่งรังสี α ผ่านชั้นไนโตรเจน อะตอมของไอโซโทปออกซิเจนและนิวเคลียสของไฮโดรเจนก็จะเกิดขึ้น เช่น โปรตอน ปฏิกิริยานิวเคลียร์นี้ดำเนินไปดังต่อไปนี้: อนุภาค α จะเข้าสู่นิวเคลียสไนโตรเจนและถูกดูดซับไว้ นิวเคลียสขั้นกลางของไอโซโทปฟลูออรีน 9 F 18 ก่อตัวขึ้น ซึ่งปรากฏว่าไม่เสถียร โดยจะปล่อยโปรตอนหนึ่งตัวออกมาทันทีและกลายเป็นไอโซโทปออกซิเจน
ในปัจจุบัน ปฏิกิริยานิวเคลียร์จะถูกบันทึกในลักษณะที่ย่อมากขึ้น หลังจากที่สัญลักษณ์ของนิวเคลียสของอะตอมถูกทิ้งระเบิด อนุภาคที่ทิ้งระเบิดและอนุภาคอื่น ๆ ที่เกิดจากปฏิกิริยาจะถูกระบุในวงเล็บ สัญลักษณ์ของนิวเคลียสของอะตอม - ผลิตภัณฑ์ - อยู่ด้านหลังวงเล็บ วิธีเขียนปฏิกิริยาที่เป็นปัญหานี้อาจมีลักษณะเช่นนี้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์เทียมครั้งแรกที่ดำเนินการโดยรัทเทอร์ฟอร์ด ยืนยันความเป็นไปได้ของปฏิกิริยานิวเคลียร์เทียม และแสดงให้เห็นโดยตรงว่าโปรตอนเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสของอะตอมและสามารถถูกกระแทกออกจากนิวเคลียสเหล่านี้ได้
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ทั้งหมดจะมาพร้อมกับการปล่อยอนุภาคมูลฐานบางชนิด (รวมถึง γ-ควอนต้า) ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยานิวเคลียร์หลายชนิดกลายเป็นสารกัมมันตภาพรังสี ปรากฏการณ์ของกัมมันตภาพรังสีเทียมถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสชื่อดัง Irène และ Frederic Joliot-Curie ในปี 1934 พวกเขาเป็นคนแรกที่ได้รับไอโซโทปกัมมันตรังสีขององค์ประกอบที่พบในธรรมชาติโดยเทียมเป็นไอโซโทปเสถียร ไอโซโทปดังกล่าวเรียกว่าไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเทียม
ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเทียมชนิดแรกได้มาจากการระดมยิงธาตุโบรอน แมกนีเซียม และอะลูมิเนียมด้วยอนุภาคอัลฟา เมื่ออะลูมิเนียมถูกทิ้งระเบิด นิวตรอนจะถูกปล่อยออกมาและได้รับไอโซโทปของฟอสฟอรัสที่ปล่อยโพซิตรอนออกมา ไอโซโทปฟอสฟอรัสกลายเป็นกัมมันตภาพรังสี นิวเคลียสของอะตอมปล่อยโพซิตรอนและกลายเป็นนิวเคลียสของซิลิคอน แสดงให้เห็นปฏิกิริยาของการระดมยิงอะลูมิเนียมด้วยอนุภาคอัลฟาซึ่งค้นพบโดยคู่สมรสของ Joliot-Curie รูปลักษณ์ใหม่การสลายกัมมันตภาพรังสี - การสลายตัวของโพซิตรอนซึ่งไม่พบในไอโซโทปที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพตามธรรมชาติ
ต่อมาแสดงให้เห็นแล้วว่าไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเทียมสามารถได้รับได้โดยการระดมยิงไอโซโทปเสถียรไม่เพียงแต่ด้วยอนุภาค α เท่านั้น แต่ยังรวมถึงนิวตรอนและอนุภาคนิวเคลียร์อื่นๆ ด้วย
ในปัจจุบัน ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเป็นที่รู้จักในองค์ประกอบเกือบทั้งหมดและสามารถหาได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์หลากหลายรูปแบบ ดังนั้นแม้แต่ไอโซโทปเดียวกันก็สามารถได้รับอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง หลังจากการค้นพบกัมมันตภาพรังสีเทียม ก็เป็นไปได้ที่จะติด "แท็ก" กับอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเกือบทุกชนิด ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเทียมเริ่มถูกนำมาใช้เป็นอะตอมที่มีป้ายกำกับ วิธีการติดฉลากอะตอมในปัจจุบันมีความสำคัญอย่างยิ่งในสาขาและแนวปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย
ควรสังเกตว่าวิธีอะตอมที่ติดแท็กหมายถึงการทำงานกับทั้งไอโซโทปที่เสถียรและไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี หากใช้ไอโซโทปเหล่านี้เป็นตัวบ่งชี้ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีถูกใช้เป็นอะตอมที่มีป้ายกำกับบ่อยกว่าน้ำท่วมคงที่
ปัจจุบันมีการใช้วิธีการหลักสามวิธีในอุตสาหกรรมเพื่อให้ได้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเทียม: 1) การทิ้งระเบิดสารประกอบและองค์ประกอบทางเคมีด้วยอนุภาคนิวเคลียร์; 2) การแยกสารเคมีของส่วนผสมของไอโซโทป 3) การปล่อยผลิตภัณฑ์สลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสีธรรมชาติ
สำหรับงานทางชีววิทยาและการเกษตร ไอโซโทปที่ได้จากสองวิธีแรกมีความสำคัญเป็นหลัก ในระดับอุตสาหกรรม ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีเทียมถูกสร้างขึ้นโดยการฉายรังสี (ส่วนใหญ่เป็นนิวตรอน) องค์ประกอบทางเคมีที่เกี่ยวข้องในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ประเภท (n, γ) ทำให้ได้ไอโซโทปขององค์ประกอบที่ถูกฉายรังสี ในปฏิกิริยาประเภท (n, α) และ (n, p) จะเกิดไอโซโทปขององค์ประกอบอื่น ๆ
ลักษณะทางพิษวิทยาของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่อันตรายที่สุดสำหรับชีวมณฑล
กลุ่มพิษรังสี ขึ้นอยู่กับระดับของผลกระทบทางชีวภาพ นิวไคลด์กัมมันตรังสีซึ่งเป็นแหล่งที่มาของการสัมผัสภายในแบ่งออกเป็นห้ากลุ่ม
1. กลุ่ม A - นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีที่มีความเป็นพิษสูงเป็นพิเศษ กลุ่มนี้รวมถึงไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี: ตะกั่ว-210, พอโลเนียม-210, เรเดียม-226, ทอเรียม-230, ยูเรเนียม-232, พลูโทเนียม-238 ฯลฯ ความเข้มข้นที่อนุญาตโดยเฉลี่ยต่อปี (Ci/l) สำหรับไอโซโทปเหล่านี้ในน้ำถูกกำหนดไว้ภายใน X *(10ˉ° -10ˉ 10)
2. กลุ่ม B - นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่มีความเป็นพิษต่อรังสีสูง โดยความเข้มข้นในน้ำที่อนุญาตโดยเฉลี่ยต่อปีคือ X-(10ˉ 7 -10ˉ 9) Ci/l ซึ่งรวมถึงไอโซโทป: รูทีเนียม-106, ไอโอดีน-131, ซีเรียม-144, บิสมัท-210, ทอเรียม-234, ยูเรเนียม-235, พลูโทเนียม-241 เป็นต้น กลุ่มนี้ยังรวมถึงสตรอนเทียม-90 ด้วย ซึ่งมีความเข้มข้นที่ระบุคือ 4* 10ˉ 10 .
3. กลุ่ม B - นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีที่มีความเป็นพิษปานกลาง สำหรับกลุ่มนี้ ความเข้มข้นเฉลี่ยที่อนุญาตในน้ำต่อปีตั้งไว้ที่ X*(10ˉ²10ˉ 8) Ci/l กลุ่มประกอบด้วยไอโซโทป: โซเดียม-22, ฟอสฟอรัส-32, ซัลเฟอร์-35, คลอรีน-36, แคลเซียม-45, เหล็ก-59, โคบอลต์-60, สตรอนเทียม-89, อิตเทรียม-90, โมลิบดีนัม-99, พลวง-125, ซีเซียม -137, แบเรียม-140, ทอง-196 ฯลฯ
4. จัดกลุ่ม G-radionuclides ที่มีพิษกัมมันตภาพรังสีน้อยที่สุด ความเข้มข้นในน้ำที่อนุญาตโดยเฉลี่ยต่อปีคือ X* (10ˉ 7 -10ˉ 6) Ci/l กลุ่มประกอบด้วยไอโซโทปต่อไปนี้: เบริลเลียม-7, คาร์บอน-14, ฟลูออรีน-18, โครเมียม-51, เหล็ก-55, ทองแดง-64, เทลลูเรียม-129, แพลตตินัม-197, ปรอท-197, แทลเลียม-200 เป็นต้น
5. กลุ่ม D กลุ่มนี้ประกอบด้วยไอโซโทปและสารประกอบทางเคมี (ไอโซโทปออกไซด์และน้ำหนักยิ่งยวด) ความเข้มข้นของไอโซโทปที่อนุญาตในน้ำตั้งไว้ที่ 3.2*10ˉ 6 Ci/l ขึ้นอยู่กับระดับของความเป็นพิษของรังสี ข้อกำหนดด้านสุขอนามัยที่เหมาะสมจะถูกกำหนดเมื่อทำงานกับไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี
เทคนิคทางเทคโนโลยีเพื่อลดระดับการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีของผลิตภัณฑ์ปศุสัตว์
การใช้รังสีไอออไนซ์ในการเกษตร การศึกษาผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ต่อวัตถุทางชีวภาพ ขึ้นอยู่กับปริมาณ กำลังการฉายรังสี และสถานะของวัตถุที่ถูกฉายรังสี ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาและการใช้เทคโนโลยีรังสีชีวภาพในการเกษตร เลือกโคบอลต์-60 และซีเซียม-137 เป็นแหล่งรังสี พวกมันมีครึ่งชีวิตที่ยาวนาน พลังทะลุทะลวงของรังสีแกมมาที่ค่อนข้างสูงซึ่งไม่ก่อให้เกิดกัมมันตภาพรังสีเหนี่ยวนำในวัตถุที่ถูกฉายรังสี คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่ช่วยให้องค์ประกอบทำงานได้ในระยะยาวในการติดตั้งทางรังสีและชีวภาพ แหล่งที่มาเหล่านี้สามารถซื้อได้ในปริมาณที่ต้องการ และการติดตั้งรังสีทางชีวภาพสามารถอยู่ห่างจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ได้ทุกระยะ นอกจากนี้ เครื่องเร่งอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงถึง 10 MeV สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ได้ เช่นเดียวกับแหล่งกำเนิดรังสีที่ "เกี่ยวข้อง" กับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (วงจรการแผ่รังสี แท่งเชื้อเพลิงที่ใช้แล้วบางส่วนหรือทั้งหมด)
ในรัสเซียเพื่อความต้องการ เกษตรกรรมและ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในสาขาเทคโนโลยีชีวภาพด้านรังสีได้มีการสร้างอุปกรณ์เคลื่อนที่และเครื่องเขียนทั้งหมด การติดตั้งแกมมาแบบเคลื่อนที่ เช่น “Spike”, “Stem”, “Sterilizer” จะติดตั้งไว้บนรถยนต์หรือรถพ่วง มีไว้สำหรับการฉายรังสีล่วงหน้าของเมล็ดพืช พืชตระกูลถั่ว พืชอุตสาหกรรมและพืชอื่น ๆ ในสภาพของฟาร์มรวมและฟาร์มของรัฐ
ภายใต้อิทธิพลของรังสีเอกซ์ในขนาด 25 R ผลการกระตุ้นไม่เพียงสังเกตการเจริญเติบโตและพัฒนาการของไก่หลังจากการฉายรังสีในวันแรกของชีวิต แต่ยังรวมถึงการสุกแก่ก่อนหน้านี้ด้วย แม่ไก่ของกลุ่มทดลองเริ่มวางไข่เร็วกว่านกในกลุ่มควบคุมโดยเฉลี่ย 7 วัน พวกเขามีน้ำหนักตัวเฉลี่ยสูงกว่าเล็กน้อย (Belov, Kirshin, Pak, 1984)
(A. M. Kuzin et al. (1963) เมื่อฉายรังสีไข่ในช่วงก่อนฟักไข่ด้วยขนาด 1.4 R พบว่าเปอร์เซ็นต์การฟักของลูกไก่เพิ่มขึ้นเนื่องจากจำนวนตัวอ่อนที่ตายแล้วลดลง ไก่เหล่านี้มีมากกว่า ทำงานได้เมื่อเปรียบเทียบกับไก่ควบคุม กลุ่มทดลองเริ่มวางไข่เร็วขึ้น 10 วัน
การฉายรังสีไก่อ่อนที่อายุ 112 วันด้วยปริมาณ 4-200 rad เพียงครั้งเดียว ส่งผลให้การผลิตไข่เพิ่มขึ้น 119% เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม V.I. Berkovich ก็ก่อตั้งเมื่อ ปริมาณมากไก่กระตุ้นผลของรังสี
การศึกษาโดยผู้เขียนหลายคน (Kirshin, Grigoriev, Nikolaev et al.; 1983) ได้เปิดเผยว่าการฉายรังสีก่อนฟักไข่ด้วยรังสีแกมมาในขนาด 100:±15 R หรือไก่ในวันที่ฟักไข่ด้วยปริมาณ 404=5 R ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงบวกหลายประการในสภาพทั่วไปของไก่เนื้อในช่วงการเจริญเติบโต โดยพวกมันจะแสดงปฏิกิริยาตอบสนองแบบกลุ่มและตัวบุคคลได้มากกว่า และกินอาหารได้ดีกว่ากลุ่มควบคุม
การฉายรังสีแกมมาของลูกสุกรพันธุ์สีขาวขนาดใหญ่อายุ 1 วันที่มีขนาด 10-25 R ทำให้เกิดผลกระตุ้นที่เด่นชัด ในช่วง 3 เดือนแรกของชีวิต น้ำหนักตัวของสัตว์เพิ่มขึ้น 10-15% เมื่ออายุ 6 เดือน น้ำหนักตัวและความยาวลำตัวโดยเฉลี่ยเกินน้ำหนักของกลุ่มควบคุม 6-8% การกระตุ้นด้วยรังสีไม่ได้ส่งผลเสียต่อพารามิเตอร์ทางประสาทสัมผัสและทางชีวเคมีของเนื้อสัตว์ (Kirshin, Grigoriev, Pastukhov, 1983)
มีหลักฐานว่าการได้รับรังสีในปริมาณ 10-30 R จะเพิ่มอัตราการรอดและอัตราการเติบโตของตัวมิงค์ และปรับปรุงคุณภาพของขนด้วย สังเกตว่าในผู้ชายจะเห็นผลชัดเจนกว่า
มีหลักฐานที่บ่งชี้ว่าการฆ่าเชื้อด้วยรังสีของอาหารเลี้ยงเชื้อไม่เพียงแต่ไม่ได้ลดคุณสมบัติทางโภชนาการเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มคุณภาพของจุลินทรีย์บางชนิดได้ในระดับหนึ่งหรืออย่างอื่นอีกด้วย
การวิจัยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจในการใช้รังสีไอออไนซ์เพื่อฆ่าเชื้อวัตถุดิบที่มาจากสัตว์ เช่น ขนสัตว์ ขนสัตว์ หนัง และวัตถุดิบอื่นๆ ที่ไม่เอื้ออำนวยต่อโรคติดเชื้อ
แนวทางการฆ่าเชื้อด้วยรังสีในวัตถุดิบได้รับการพัฒนาสำหรับโรคแอนแทรกซ์ โรคลิสเทริโอซิส โรคไตรโคไฟโตซิสและไมโครสปอเรีย กาฬโรคในสุนัข และโรคปากและเท้าเปื่อย พารามิเตอร์ของการติดตั้งแกมม่าสำหรับการฆ่าเชื้อด้วยรังสีของวัตถุดิบขนสัตว์ หนัง และขนสัตว์ ผม ขนดาวน์ และขนนกได้ถูกกำหนดไว้แล้ว
การศึกษาการฆ่าเชื้อด้วยรังสีของผลิตภัณฑ์อาหารและการขยายอายุการเก็บรักษาแสดงให้เห็นว่าเทคนิคนี้จะถูกนำมาใช้แม้ว่าจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในผลิตภัณฑ์การสูญเสียวิตามินบางส่วนและการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสก็ตาม ในปัจจุบัน แนะนำให้ใช้รังสีไอออไนซ์เพื่อใช้ในการจัดเก็บเนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป และผลิตภัณฑ์ทำอาหารที่ทำจากพวกมัน ปลาและอาหารทะเลอื่นๆ มันฝรั่งที่กินได้ หัวหอม และผักรากอื่นๆ ในช่วงเดือนฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อน ผลเบอร์รี่และผลไม้ที่เน่าเสียง่ายในระหว่าง การขนส่งจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภค น้ำผลไม้เข้มข้น ฯลฯ เทคโนโลยีการฉายรังสีสำหรับการแปรรูปและการจัดเก็บผลิตภัณฑ์ขึ้นอยู่กับการปราบปรามการปนเปื้อนของจุลินทรีย์ (radurization) หรือการฆ่าเชื้อด้วยรังสี (radappertization)
ปัญหาที่ซับซ้อนและไม่เพียงพอประการหนึ่งในฟาร์มปศุสัตว์คือการฆ่าเชื้อมูลสัตว์และมูลสัตว์ การศึกษาที่ดำเนินการได้ยืนยันคำมั่นสัญญาของวิธีการฆ่าเชื้อโดยใช้รังสีแกมมาและอิเล็กตรอนเร่ง ผลรวมของการแผ่รังสีไอออไนซ์และปัจจัยทางกายภาพ (ความร้อน ความดัน) หรือทางเคมีกลายเป็นผลที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่าที่สุด เนื่องจากสามารถลดปริมาณการฆ่าเชื้อสำหรับไข่พยาธิและจุลินทรีย์ได้อย่างมาก เทคโนโลยีได้รับการพัฒนาสำหรับการฆ่าเชื้อมูลสัตว์โดยอาศัยการใช้รังสีไอออไนซ์ (รังสีแกมมาหรืออิเล็กตรอน) ความดันและอุณหภูมิ
เป็นที่ทราบกันดีว่าการควบคุมศัตรูพืชและสัตว์ทางการเกษตร เก็บเกี่ยว- เป็นเรื่องที่มีความสำคัญเป็นพิเศษเนื่องจากทำให้สามารถรักษาผลิตภัณฑ์จำนวนมากได้ (ประมาณ 20% ของการเก็บเกี่ยวรวม) เพื่อต่อสู้กับแมลงศัตรูพืช มีการเสนอให้ใช้รังสีไอออไนซ์ในสามทิศทางหลัก:
ก) การฉายรังสีฆ่าเชื้อแมลงตัวผู้ โดยจับหรือเพาะพันธุ์เป็นพิเศษ แล้วปล่อยออกสู่สภาพธรรมชาติซึ่งมีแมลงประเภทนี้อยู่ทั่วไป ตัวผู้ที่เป็นหมันจะผสมพันธุ์กับตัวเมียที่วางไข่ที่ปลอดเชื้อ (ไม่ได้รับการผสมพันธุ์) ตัวอ่อนจะไม่ฟักออกมาจากเงื้อมมือดังกล่าวซึ่งนำไปสู่การทำลายล้างของประชากร
b) การคัดเลือกการฉายรังสีของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค เชื้อรา ฯลฯ สำหรับแมลงศัตรูพืช ในทุ่งนาที่ได้รับการบำบัดด้วยการเตรียมดังกล่าว แมลงศัตรูพืชจำนวนมากล้มป่วยและตาย
c) การฆ่าเชื้อด้วยรังสีเช่น การทำลายแมลงศัตรูพืชทางการเกษตรโดยการฉายรังสี เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ จึงมีการสร้างการติดตั้งรังสีแกมมาเคลื่อนที่ “Disinsectionist” และอุปกรณ์เครื่องเขียนทางอุตสาหกรรมทำงานในลิฟต์
เมื่อวันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2439 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส A. Baccrel ค้นพบโดยการทำให้แผ่นภาพถ่ายดำคล้ำว่าเกลือยูเรเนียมปล่อยรังสีที่มองไม่เห็นซึ่งมีพลังทะลุทะลวงรุนแรง ในไม่ช้าเขาก็พบว่ายูเรเนียมเองก็มีคุณสมบัติในการเปล่งรังสีเช่นกัน จากนั้นเขาก็ค้นพบคุณสมบัตินี้ในทอเรียม กัมมันตภาพรังสี (จากวิทยุภาษาละติน - แผ่รังสี, รัศมี - รังสีและแอคติวัส - มีประสิทธิภาพ) ชื่อนี้มอบให้กับปรากฏการณ์เปิดที่กลายเป็นสิทธิพิเศษขององค์ประกอบที่หนักที่สุด ตารางธาตุ D.I. Mendeleev มีคำจำกัดความหลายประการของปรากฏการณ์ที่น่าทึ่งนี้ซึ่งหนึ่งในนั้นให้สูตรต่อไปนี้: “ กัมมันตภาพรังสีคือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเอง (โดยธรรมชาติ) ของไอโซโทปที่ไม่เสถียรขององค์ประกอบทางเคมีไปเป็นไอโซโทปอื่น ในกรณีนี้ การปล่อยอิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน หรือนิวเคลียสฮีเลียม (อนุภาค) เกิดขึ้น” แก่นแท้ของปรากฏการณ์ที่ค้นพบคือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองในองค์ประกอบของนิวเคลียสของอะตอมที่อยู่ในสถานะพื้นดินหรือในสภาวะที่ตื่นเต้นยาวนาน สถานะ.
ในปี พ.ศ. 2441 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Marie Sklodowska-Curie และ Pierre Curie ได้แยกสารใหม่สองชนิดออกจากแร่ยูเรเนียมซึ่งมีกัมมันตภาพรังสีมากกว่ายูเรเนียมและทอเรียมมาก ดังนั้นจึงค้นพบธาตุกัมมันตภาพรังสีสองชนิดที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ ได้แก่ พอโลเนียมและเรเดียม และมาเรียด้วย ค้นพบ (อิสระจากนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน G. Schmidt) ปรากฏการณ์ของกัมมันตภาพรังสีในทอเรียม
เธอเป็นคนแรกที่เสนอคำว่ากัมมันตภาพรังสี นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่ากัมมันตภาพรังสีเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองในอะตอมของธาตุกัมมันตภาพรังสี
ตอนนี้ปรากฏการณ์นี้ถูกกำหนดให้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองของไอโซโทปที่ไม่เสถียรขององค์ประกอบทางเคมีหนึ่งไปเป็นไอโซโทปขององค์ประกอบอื่นและในเวลาเดียวกันก็เกิดการปล่อยอิเล็กตรอน, โปรตอน, นิวตรอนหรือนิวเคลียสของฮีเลียม? – อนุภาค ควรสังเกตว่าในบรรดาองค์ประกอบที่มีอยู่ในเปลือกโลกทั้งหมดที่มีหมายเลขซีเรียลมากกว่า 83 มีกัมมันตภาพรังสี กล่าวคือ ซึ่งอยู่ในตารางธาตุหลังบิสมัท
ตลอดระยะเวลา 10 ปีของการทำงานร่วมกัน พวกเขาได้ศึกษาปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีมากมาย เป็นงานที่เสียสละในนามของวิทยาศาสตร์ - ในห้องปฏิบัติการที่มีอุปกรณ์ครบครันและขาดเงินทุนที่จำเป็น ปิแอร์สร้างการปลดปล่อยความร้อนโดยธรรมชาติด้วยเกลือเรเดียม นักวิจัยได้รับการเตรียมเรเดียมนี้ในปี พ.ศ. 2445 ในปริมาณ 0.1 กรัม เพื่อบรรลุเป้าหมายนี้ พวกเขาต้องใช้เวลาทำงานอย่างเข้มข้นถึง 45 เดือนและปฏิบัติการปลดปล่อยสารเคมีและการตกผลึกมากกว่า 10,000 ครั้ง ในปี 1903 คู่สามีภรรยาของตระกูล Curie และ A. Beckeray ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากการค้นพบในสาขากัมมันตภาพรังสี
ได้รับรางวัลผลงานที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยและการใช้กัมมันตภาพรังสีรวมกว่า 10 รางวัล รางวัลโนเบลในสาขาฟิสิกส์และเคมี (A. Becqueray, P. และ M. Curie, E. Fermi, E. Rutherford, F. และ I. Joliot-Curie, D. Havishi, O. Hahn, E. Macmillan และ G. Seaborg, U .ลิบบี้และอื่นๆ) เพื่อเป็นเกียรติแก่ Curies ธาตุทรานยูเรเนียมที่ได้เทียมซึ่งมีเลขอะตอม 96 - คูเรียม - ได้ชื่อมา
ในปี พ.ศ. 2441 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ E. Rutherford เริ่มศึกษาปรากฏการณ์ของกัมมันตภาพรังสี ในปี พ.ศ. 2446 E. Rutherford พิสูจน์ว่าข้อสันนิษฐานของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ D. Thompson เกี่ยวกับทฤษฎีโครงสร้างของอะตอมของเขานั้นผิดและในปี พ.ศ. 2451-2454 ทำการทดลองกระเจิงเหรอ? – อนุภาค (นิวเคลียสฮีเลียม) ด้วยฟอยล์โลหะ – อนุภาคที่ผ่านฟอยล์บาง ๆ (หนา 1 ไมครอน) และตกลงบนตะแกรงซิงค์ซัลไฟด์ ทำให้เกิดแสงวาบ ซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนในกล้องจุลทรรศน์ การทดลองกระเจิงเหรอ? - อนุภาคแสดงให้เห็นอย่างน่าเชื่อว่ามวลเกือบทั้งหมดของอะตอมมีความเข้มข้นในปริมาตรที่น้อยมาก - นิวเคลียสของอะตอมซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมประมาณ 10 เท่า
ส่วนใหญ่? – อนุภาคบินผ่านแกนกลางขนาดใหญ่โดยไม่ได้สัมผัส แต่บางครั้งก็เกิดการชนกัน? - อนุภาคที่มีแกนกลางแล้วสามารถเด้งกลับได้ ดังนั้นการค้นพบพื้นฐานครั้งแรกของเขาในพื้นที่นี้คือการค้นพบความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของรังสีที่ปล่อยออกมาจากยูเรเนียม นี่คือแนวคิดของ? - และรังสี
เขายังแนะนำชื่อ: ? -ผุและ? – อนุภาค หลังจากนั้นไม่นาน ก็มีการค้นพบองค์ประกอบอื่นของการแผ่รังสี ซึ่งระบุด้วยตัวอักษรตัวที่สาม ตัวอักษรกรีก: รังสี สิ่งนี้เกิดขึ้นไม่นานหลังจากการค้นพบกัมมันตภาพรังสี เป็นเวลาหลายปี? – อนุภาคกลายเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในการศึกษานิวเคลียสของอะตอมของอี. รัทเทอร์ฟอร์ด ในปี พ.ศ. 2446 เขาได้ค้นพบธาตุกัมมันตภาพรังสีชนิดใหม่ - การแพร่กระจายของทอเรียม ในปี พ.ศ. 2444-2446 เขาร่วมกับนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ F. Soddy ได้ทำการวิจัยที่นำไปสู่การค้นพบการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติขององค์ประกอบ (เช่น เรเดียมเป็น เรดอน) และการพัฒนาทฤษฎีการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของอะตอม
ในปี พ.ศ. 2446 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน K. Fayans และ F. Soddy ได้กำหนดกฎการกระจัดโดยอิสระซึ่งกำหนดลักษณะการเคลื่อนที่ของไอโซโทปในตารางธาตุระหว่างการแปลงกัมมันตภาพรังสีต่างๆ ในฤดูใบไม้ผลิปี พ.ศ. 2477 บทความเรื่อง "กัมมันตภาพรังสีชนิดใหม่" ” ปรากฏใน “การดำเนินการของ Paris Academy of Sciences” " ผู้เขียน Irène Joliot-Curie และสามีของเธอ Frédéric Joliot-Curie ค้นพบว่าโบรอน แมกนีเซียม และอะลูมิเนียมฉายรังสีใช่หรือไม่ – อนุภาคกลายเป็นสารกัมมันตภาพรังสีและปล่อยโพซิตรอนระหว่างการสลายตัว
นี่คือวิธีที่ค้นพบกัมมันตภาพรังสีเทียม อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ (เช่นเมื่อฉายรังสีองค์ประกอบต่าง ๆ - ด้วยอนุภาคหรือนิวตรอน) ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีขององค์ประกอบจึงก่อตัวขึ้นซึ่งไม่มีอยู่ในธรรมชาติ มันเป็นผลิตภัณฑ์กัมมันตภาพรังสีเทียมที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนใหญ่ในปัจจุบัน ไอโซโทปที่รู้จัก
ในหลายกรณี ผลิตภัณฑ์จากการสลายกัมมันตภาพรังสีเองก็กลายเป็นกัมมันตภาพรังสี จากนั้นการก่อตัวของไอโซโทปที่เสถียรจะเกิดขึ้นก่อนด้วยการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีหลายครั้ง ตัวอย่างของสายโซ่ดังกล่าวคือชุดของไอโซโทปคาบของธาตุหนัก ซึ่งขึ้นต้นด้วยนิวเคลียส 238U, 235U, 232 และปิดท้ายด้วยไอโซโทปเสถียรของตะกั่ว 206Pb, 207Pb, 208Pb ดังนั้น จากจำนวนไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่รู้จักในปัจจุบันทั้งหมดประมาณ 2,000 ไอโซโทป ประมาณ 300 ไอโซโทปนั้นเป็นไปตามธรรมชาติ และส่วนที่เหลือได้มาจากการประดิษฐ์อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์
ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างรังสีเทียมและรังสีธรรมชาติ ในปี 1934 I. และ F. Joliot-Curie ซึ่งเป็นผลมาจากการศึกษารังสีเทียมได้ค้นพบรูปแบบใหม่ของการสลายตัว - การปล่อยโพซิตรอนซึ่งเดิมทำนายโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น H. Yukawa และ S. Sakata.I. และ F. Joliot-Curie ได้ทำปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งเป็นผลมาจาก ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีฟอสฟอรัสที่มีเลขมวล 30 ปรากฎว่ามันปล่อยโพซิตรอนออกมา
การเปลี่ยนแปลงของกัมมันตภาพรังสีประเภทนี้เรียกว่า?+ การสลาย (หมายถึงการสลายการปล่อยอิเล็กตรอน) E. Fermi หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่นในยุคของเราอุทิศผลงานหลักของเขาให้กับการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับกัมมันตภาพรังสีเทียม ทฤษฎีการสลายตัวของเบต้าซึ่งสร้างขึ้นโดยเขาในปี 1934 ปัจจุบันนักฟิสิกส์ใช้เพื่อทำความเข้าใจโลกของอนุภาคมูลฐาน นักทฤษฎีได้ทำนายมานานแล้วถึงความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนแปลงสองเท่าเป็น 2 การสลายตัว โดยที่อิเล็กตรอนสองตัวหรือโพซิตรอนสองตัวถูกปล่อยออกมาพร้อมกัน แต่ ในทางปฏิบัติเส้นทางแห่ง "ความตาย" นี้ยังไม่มีการค้นพบนิวเคลียสของกัมมันตภาพรังสี
แต่เมื่อไม่นานมานี้ มีความเป็นไปได้ที่จะสังเกตเห็นปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสีของโปรตอนที่หายากมาก - การแผ่รังสีของโปรตอนโดยนิวเคลียสและการมีอยู่ของกัมมันตภาพรังสีสองโปรตอนซึ่งได้รับการทำนายโดยนักวิทยาศาสตร์ V.I. การเปลี่ยนแปลงของกัมมันตภาพรังสีทุกประเภทได้รับการยืนยันโดยไอโซโทปรังสีเทียมเท่านั้น และต่อมาไม่พบในธรรมชาติ ประเทศต่างๆ(J. Duning, V.A. Karnaukhov, G.N. Flerov, I.V. Kurchatov ฯลฯ ) การเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อน รวมถึง ?–การสลายตัว รวมถึงการปล่อยนิวตรอนล่าช้าถูกค้นพบ
หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์กลุ่มแรกๆ ใน อดีตสหภาพโซเวียตผู้ที่เริ่มศึกษาฟิสิกส์ของนิวเคลียสของอะตอมโดยทั่วไปและโดยเฉพาะกัมมันตภาพรังสีคือนักวิชาการ I.V. Kurchatov ในปีพ. ศ. 2477 เขาได้ค้นพบปรากฏการณ์การแยกตัวของปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดจากการทิ้งระเบิดนิวตรอนและตรวจสอบกัมมันตภาพรังสีเทียม องค์ประกอบทางเคมีจำนวนหนึ่ง
ในปี 1935 เมื่อทำการฉายรังสีโบรมีนด้วยฟลักซ์นิวตรอน Kurchatov และผู้ร่วมงานของเขาสังเกตเห็นว่าอะตอมโบรมีนกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นจะสลายตัวเป็นสอง ความเร็วที่แตกต่างกัน- อะตอมดังกล่าวเรียกว่าไอโซเมอร์ และปรากฏการณ์ที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเรียกว่าไอโซเมอร์ วิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่านิวตรอนเร็วสามารถทำลายนิวเคลียสของยูเรเนียมได้ ในกรณีนี้ มีการปล่อยพลังงานจำนวนมากและมีการสร้างนิวตรอนใหม่ซึ่งสามารถดำเนินกระบวนการฟิชชันของนิวเคลียสยูเรเนียมต่อไปได้ ต่อมาพบว่านิวเคลียสอะตอมของยูเรเนียมสามารถเกิดฟิชชันได้โดยไม่ต้องใช้นิวตรอน นี่คือวิธีการสร้างฟิชชันของยูเรเนียมที่เกิดขึ้นเอง
เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่นในสาขาฟิสิกส์นิวเคลียร์และกัมมันตภาพรังสี องค์ประกอบที่ 104 ของตารางธาตุของ Mendeleev มีชื่อว่า kurchatovium การค้นพบกัมมันตภาพรังสีมีผลกระทบอย่างมากต่อการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ถือเป็นจุดเริ่มต้นของการศึกษาคุณสมบัติและโครงสร้างของสารอย่างเข้มข้น มุมมองใหม่ๆ ที่เกิดขึ้นในด้านพลังงาน อุตสาหกรรม เวชศาสตร์การทหาร และด้านอื่นๆ กิจกรรมของมนุษย์ต้องขอบคุณความเชี่ยวชาญด้านพลังงานนิวเคลียร์ พวกมันจึงมีชีวิตขึ้นมาด้วยการค้นพบความสามารถขององค์ประกอบทางเคมีในการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเอง
อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากปัจจัยเชิงบวกในการใช้คุณสมบัติของกัมมันตภาพรังสีเพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติแล้ว เราสามารถยกตัวอย่างการแทรกแซงเชิงลบในชีวิตของเราได้ ซึ่งรวมถึง อาวุธนิวเคลียร์ในทุกรูปแบบทั้งเรือจมและเรือดำน้ำด้วย เครื่องยนต์นิวเคลียร์และ อาวุธปรมาณู, งานศพ กากกัมมันตภาพรังสีในทะเลและบนบก อุบัติเหตุเกิดขึ้น โรงไฟฟ้านิวเคลียร์และอื่น ๆ และสำหรับยูเครนโดยตรงการใช้กัมมันตภาพรังสีในพลังงานนิวเคลียร์ทำให้เกิดโศกนาฏกรรมเชอร์โนบิล
เราจะทำอย่างไรกับเนื้อหาที่ได้รับ:
หากเนื้อหานี้มีประโยชน์สำหรับคุณ คุณสามารถบันทึกลงในเพจของคุณบนโซเชียลเน็ตเวิร์ก: