المصدر المشع هو كمية معينة من النويدات المشعة التي تنبعث منها إشعاعات مؤينة. يتضمن الأخير عادة أشعة جاما وجزيئات ألفا وبيتا والإشعاع النيوتروني.
دور المصادر
يمكن استخدامها للإشعاع ، عندما يؤدي الإشعاع وظيفة مؤينة ، أو كمصدر للإشعاع المترولوجي لمعايرة عملية القياس الإشعاعي والأجهزة. كما أنها تستخدم لمراقبة العمليات الصناعية مثل قياس السماكة في صناعات الورق والصلب. يمكن إغلاق المصادر في وعاء (إشعاع عالي الاختراق) أو ترسب على سطح (إشعاع منخفض الاختراق) ، أو في سائل.
المعنى والتطبيق
كمصدر للإشعاع ، يتم استخدامها في الطب للعلاج الإشعاعي وفي صناعة التصوير الشعاعي والإشعاعالغذاء ، التعقيم ، مكافحة الآفات وتشعيع PVC.
النويدات المشعة
يتم اختيار النويدات المشعة وفقًا لنوع وطبيعة الإشعاع وشدته وعمره النصفي. تشمل المصادر الشائعة للنويدات المشعة الكوبالت 60 والإيريديوم 192 والسترونشيوم 90. مقياس نشاط مصدر SI هو Becquerel ، على الرغم من أن وحدة Curie التاريخية لا تزال قيد الاستخدام الجزئي ، على سبيل المثال في الولايات المتحدة ، على الرغم من NIST الأمريكية توصي بشدة باستخدام وحدة SI. لأغراض صحية ، فهو إلزامي في الاتحاد الأوروبي.
مدى الحياة
عادةً ما يعيش مصدر الإشعاع من 5 إلى 15 عامًا قبل أن ينخفض نشاطه إلى مستوى آمن. ومع ذلك ، عندما تتوفر النويدات المشعة بنصف عمر طويل ، يمكن استخدامها كأدوات معايرة لفترة أطول.
مغلق و مخفي
العديد من المصادر المشعة مغلقة. هذا يعني أنها إما محتواة بشكل دائم في الكبسولة أو مرتبطة بشدة بمادة صلبة على السطح. تصنع الكبسولات عادة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم أو البلاتين أو أي معدن خامل آخر. يزيل استخدام المصادر المختومة تقريبًا جميع مخاطر تشتت المواد المشعة في البيئة بسبب التعامل غير السليم ، ولكن الحاوية ليست مصممة للتخفيف من الإشعاع ، لذلك يلزم توفير حماية إضافية للحماية من الإشعاع. يتم استخدام تلك المغلقة أيضًا في جميع الحالات تقريبًا حيث لامطلوب دمج كيميائي أو فيزيائي في سائل أو غاز.
تصنف الوكالة الدولية للطاقة الذرية المصادر المختومة وفقًا لأنشطتها فيما يتعلق بجسم مشع ضئيل الخطورة (يمكن أن يسبب ضررًا كبيرًا للأشخاص). النسبة المستخدمة هي A / D ، حيث A هو نشاط المصدر و D هو الحد الأدنى من النشاط الخطير.
يرجى ملاحظة أن المصادر ذات العائد الإشعاعي المنخفض بدرجة كافية (مثل تلك المستخدمة في أجهزة الكشف عن الدخان) والتي لا تضر بالبشر لم يتم تصنيفها.
كبسولات
تستخدم مصادر الكبسولة ، حيث يأتي الإشعاع بشكل فعال من نقطة معينة ، لمعايرة أدوات بيتا وجاما والأشعة السينية. في الآونة الأخيرة ، لم يحظوا بشعبية كأشياء صناعية وكأشياء للدراسة.
نوابض لوحة
تستخدم على نطاق واسع لمعايرة أدوات التلوث الإشعاعي. هذا ، في الواقع ، يلعبون دور نوع من العدادات الخارقة.
على عكس مصدر الكبسولة ، يجب أن تكون الخلفية المنبعثة من مصدر اللوحة على السطح لمنع تلاشي الحاوية أو الحماية الذاتية بسبب طبيعة المادة. هذا مهم بشكل خاص لجزيئات ألفا ، التي يمكن إيقافها بسهولة بواسطة كتلة صغيرة. يوضح منحنى براج تأثير التخميد في الهواء الجوي.
غير مفتوح
المصادر غير المفتوحة هي تلك التي ليست في حاوية مغلقة بشكل دائم وتستخدم على نطاق واسع للأغراض الطبية. يطبقون في الحالاتعندما يحتاج المصدر إلى الذوبان في سائل للحقن في المريض أو الابتلاع. كما أنها تستخدم في الصناعة بطريقة مماثلة لاكتشاف التسرب مثل التتبع الإشعاعي.
إعادة التدوير والجوانب البيئية
التخلص من المصادر المشعة منتهية الصلاحية يطرح مشاكل مماثلة للتخلص من النفايات النووية الأخرى ، وإن كان بدرجة أقل. تكون المصادر منخفضة المستوى المستنفدة غير نشطة في بعض الأحيان بدرجة كافية ليتم التخلص منها باستخدام طرق التخلص من النفايات العادية ، عادةً في مدافن النفايات. طرق التخلص الأخرى مماثلة لتلك المستخدمة مع النفايات المشعة ذات المستوى الأعلى ، باستخدام أعماق حفرة مختلفة اعتمادًا على نشاط النفايات.
كانت إحدى الحالات المعروفة للتعامل بإهمال مع شيء كهذا حادثًا في جويانيا ، مما أدى إلى وفاة العديد من الأشخاص.
إشعاع الخلفية
إشعاع الخلفية موجود دائمًا على الأرض. يأتي معظم إشعاع الخلفية بشكل طبيعي من المعادن ، بينما يأتي جزء صغير من عناصر من صنع الإنسان. تنتج المعادن المشعة الطبيعية الموجودة في الأرض والتربة والمياه إشعاعًا خلفيًا. يحتوي جسم الإنسان حتى على بعض هذه المعادن المشعة الطبيعية. يساهم الإشعاع الكوني أيضًا في الخلفية الإشعاعية من حولنا. يمكن أن تكون هناك اختلافات كبيرة في مستويات إشعاع الخلفية الطبيعية من مكان إلى آخر ، بالإضافة إلى تغييرات في نفس الموقع بمرور الوقت. النظائر المشعة الطبيعية هي خلفية قوية جدابواعث.
الإشعاع الكوني
يأتي الإشعاع الكوني من جسيمات عالية الطاقة من الشمس والنجوم التي تدخل الغلاف الجوي للأرض. وهذا يعني أن هذه الأجرام السماوية يمكن أن تسمى مصادر الإشعاع المشع. تصطدم بعض الجسيمات بالأرض ، بينما يتفاعل البعض الآخر مع الغلاف الجوي ، مما ينتج عنه أنواع مختلفة من الإشعاع. تزداد المستويات كلما اقتربت من جسم مشع ، لذلك تزداد كمية الإشعاع الكوني عادةً بما يتناسب مع الصعود. كلما زاد الارتفاع ، زادت الجرعة. هذا هو السبب في أن أولئك الذين يعيشون في دنفر ، كولورادو (5280 قدمًا) يتلقون جرعة سنوية أعلى من الإشعاع من الإشعاع الكوني من أي شخص يعيش في مستوى سطح البحر (0 قدم).
لا يزال تعدين اليورانيوم في روسيا موضوعًا مثيرًا للجدل و "ساخنًا" ، لأن هذا العمل خطير للغاية. بطبيعة الحال ، يسمى اليورانيوم والثوريوم الموجودان في الأرض بالنويدات المشعة الأولية وهما مصدران للإشعاع الأرضي. يمكن العثور على كميات ضئيلة من اليورانيوم والثوريوم ونواتج الاضمحلال في كل مكان. تعرف على المزيد حول الاضمحلال الإشعاعي. تختلف مستويات الإشعاع الأرضي باختلاف الموقع ، ولكن المناطق التي تحتوي على تركيزات أعلى من اليورانيوم والثوريوم في التربة السطحية عادةً ما تعاني من مستويات جرعات أعلى. لذلك ، فإن الأشخاص المنخرطين في تعدين اليورانيوم في روسيا معرضون لخطر كبير
اشعة و اشخاص
يمكن العثور على آثار للمواد المشعة في جسم الإنسان (البوتاسيوم الطبيعي بشكل أساسي -40). تم العثور على العنصر في الغذاء والتربة والماء ، ونحنقبول. تحتوي أجسامنا على كميات قليلة من الإشعاع لأن الجسم يستقلب أشكالاً غير مشعة ومشعة من البوتاسيوم وعناصر أخرى بنفس الطريقة.
يأتي جزء صغير من إشعاع الخلفية من الأنشطة البشرية. تم نشر كميات ضئيلة من العناصر المشعة في البيئة نتيجة تجارب الأسلحة النووية والحوادث مثل تلك التي وقعت في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في أوكرانيا. تطلق المفاعلات النووية كميات صغيرة من العناصر المشعة. المواد المشعة المستخدمة في الصناعة وحتى في بعض المنتجات الاستهلاكية تنبعث منها أيضًا كميات صغيرة من إشعاع الخلفية.
نتعرض جميعًا للإشعاع كل يوم من مصادر طبيعية ، مثل المعادن الموجودة في الأرض ، والمصادر التي من صنع الإنسان ، مثل الأشعة السينية الطبية. وفقًا للمجلس الوطني للحماية من الإشعاع والقياس (NCRP) ، يبلغ متوسط تعرض الإنسان السنوي للإشعاع في الولايات المتحدة 620 مللي مترًا (6.2 مللي سيفرت).
في الطبيعة
غالبًا ما توجد المواد المشعة في الطبيعة. تم العثور على بعضها في التربة والصخور والمياه والهواء والنباتات ، والتي يتم استنشاقها وابتلاعها. بالإضافة إلى هذا التعرض الداخلي ، يتلقى البشر أيضًا تعرضًا خارجيًا من المواد المشعة التي تبقى خارج الجسم ومن الإشعاع الكوني من الفضاء الخارجي. متوسط الجرعة الطبيعية اليومية للإنسان حوالي 2.4 ملي سيفرت (240 مريم) في السنة.
هذا أربعة أضعافالمتوسط العالمي للتعرض للإشعاع الاصطناعي في العالم ، والذي بلغ في عام 2008 حوالي 0.6 مريم (60 ريم) في السنة. في بعض البلدان الغنية ، مثل الولايات المتحدة واليابان ، يتجاوز التعرض الاصطناعي التعرض الطبيعي في المتوسط بسبب زيادة الوصول إلى أجهزة طبية معينة. في أوروبا ، يتراوح متوسط التعرض للخلفية الطبيعية عبر البلدان من 2 ملي سيفرت (200 مريم) سنويًا في المملكة المتحدة إلى أكثر من 7 ملي سيفرت (700 مريم) لبعض مجموعات الأشخاص في فنلندا.
التعرض اليومي
التعرض من مصادر طبيعية هو جزء لا يتجزأ من الحياة اليومية سواء في العمل أو في الأماكن العامة. تكون حالات التعرض هذه في معظم الحالات ذات أهمية قليلة أو معدومة ، ولكن في حالات معينة يجب أن تؤخذ تدابير حماية الصحة في الاعتبار ، على سبيل المثال عند العمل مع خامات اليورانيوم والثوريوم وغيرها من المواد المشعة التي تحدث بشكل طبيعي (NORM). وقد أصبحت هذه الحالات محط اهتمام الوكالة في السنوات الأخيرة. وذلك دون ذكر أمثلة حوادث إطلاق مواد مشعة مثل كارثة محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية وفي فوكوشيما التي أجبرت العلماء والسياسيين حول العالم على إعادة النظر في موقفهم من "الذرة السلمية".
إشعاع الأرض
يشمل إشعاع الأرض فقط المصادر التي تظل خارج الجسم. لكنها في الوقت نفسه لا تزال تشكل مصادر إشعاعية خطيرة. النويدات المشعة الرئيسية المثيرة للقلق هي البوتاسيوم واليورانيوم والثوريوم ، ومنتجاتها المتحللة. وبعضها ، مثل الراديوم والرادون ، شديد النشاط الإشعاعي ولكنه يحدث بتركيزات منخفضة. تم تقليل عدد هذه الأجسام بشكل لا هوادة فيه منذ تكوين الأرض. النشاط الإشعاعي الحالي المرتبط بوجود اليورانيوم 238 هو نصف ما كان عليه في بداية وجود كوكبنا. هذا يرجع إلى عمر النصف البالغ 4.5 مليار سنة ، والبوتاسيوم 40 (نصف العمر 1.25 مليار سنة) لا يمثل سوى 8٪ من الأصل. لكن خلال وجود البشرية انخفضت كمية الإشعاع بشكل طفيف جدا.
العديد من النظائر ذات فترات نصف عمر أقصر (وبالتالي ذات نشاط إشعاعي مرتفع) لم تتحلل بسبب إنتاجها الطبيعي المستمر. ومن الأمثلة على ذلك الراديوم -226 (ناتج اضمحلال الثوريوم -230 في سلسلة اضمحلال اليورانيوم -238) والرادون -222 (منتج اضمحلال الراديوم -226 في تلك السلسلة).
الثوريوم واليورانيوم
تخضع العناصر الكيميائية المشعة الثوريوم واليورانيوم في الغالب لاضمحلال ألفا وبيتا وليس من السهل اكتشافها. هذا يجعلهم في غاية الخطورة. ومع ذلك ، يمكن قول الشيء نفسه عن إشعاع البروتون. ومع ذلك ، فإن العديد من المشتقات الجانبية لهذه العناصر هي أيضًا بواعث قوية لجاما. تم الكشف عن الثوريوم -232 مع ذروة 239 كيلو فولت من الرصاص 212 و 511 و 583 و 2614 كيلو فولت من الثاليوم 208 و 911 و 969 كيلو فولت من الأكتينيوم 228. يظهر العنصر الكيميائي المشع Uranium-238 في شكل قمم البزموت -214 عند 609 و 1120 و 1764 كيلو فولت (انظر نفس الذروة لغاز الرادون الجوي). تم الكشف عن البوتاسيوم 40 مباشرة من خلال 1461 ذروة جاماkeV
يميل المستوى فوق سطح البحر والأجسام المائية الكبيرة الأخرى إلى أن يكون حوالي عُشر خلفية الأرض. على العكس من ذلك ، قد يكون للمناطق الساحلية (والمناطق القريبة من المياه العذبة) مساهمة إضافية من الرواسب المتناثرة.
رادون
أكبر مصدر للإشعاع المشع في الطبيعة هو الرادون المحمول جواً ، وهو غاز مشع ينطلق من الأرض. يساهم الرادون ونظائره والنويدات المشعة الأصلية ومنتجات الاضمحلال في متوسط الجرعة القابلة للتنفس البالغة 1.26 ملي سيفرت / سنة (ملي سيفرت في السنة). يتم توزيع الرادون بشكل غير متساو ويختلف باختلاف الطقس ، لذلك يتم استخدام جرعات أعلى بكثير في أجزاء كثيرة من العالم حيث يشكل خطرًا صحيًا كبيرًا. تم العثور على تركيزات أعلى بـ 500 مرة من المتوسط العالمي داخل المباني في الدول الاسكندنافية والولايات المتحدة وإيران وجمهورية التشيك. الرادون هو أحد منتجات اضمحلال اليورانيوم الشائع نسبيًا في القشرة الأرضية ، ولكنه يتركز أكثر في الصخور الحاملة للخامات المنتشرة في جميع أنحاء العالم. يتسرب الرادون من هذه الخامات إلى الغلاف الجوي أو المياه الجوفية ، كما يتسرب أيضًا إلى المباني. يمكن استنشاقه في الرئتين مع نواتج التسوس ، حيث ستبقى لبعض الوقت بعد التعرض. لهذا السبب يصنف الرادون كمصدر طبيعي للإشعاع.
التعرض لغاز الرادون
على الرغم من أن الرادون يحدث بشكل طبيعي ، إلا أن تأثيراته يمكن أن تزيد أو تنقص من خلال الأنشطة البشرية ، مثل بناء منزل. قبو غير محكم الإغلاقيمكن أن يؤدي المنزل المعزول جيدًا إلى تراكم غاز الرادون في المنزل ، مما يعرض سكانه للخطر. أدى البناء الواسع النطاق للمنازل المعزولة جيدًا والمختومة في البلدان الصناعية في الشمال إلى أن يصبح الرادون مصدرًا رئيسيًا لإشعاع الخلفية في بعض المجتمعات في شمال أمريكا الشمالية وأوروبا. يمكن لبعض مواد البناء ، مثل الخرسانة خفيفة الوزن مع الشب الصخري ، والجبس الفوسفاتي ، والطوف الإيطالي ، إطلاق غاز الرادون إذا كانت تحتوي على الراديوم وتكون مسامية للغاز.
التعرض للإشعاع من الرادون غير مباشر. الرادون له عمر نصف قصير (4 أيام) ويتحلل إلى جزيئات صلبة أخرى من النويدات المشعة لسلسلة الراديوم. يتم استنشاق هذه العناصر المشعة وتبقى في الرئتين ، مما يتسبب في التعرض الطويل. وبالتالي ، يُعتقد أن الرادون هو السبب الرئيسي الثاني لسرطان الرئة بعد التدخين ، وهو مسؤول عن ما بين 15000 و 22000 حالة وفاة بالسرطان سنويًا في الولايات المتحدة وحدها. ومع ذلك ، فإن النقاش حول النتائج التجريبية المعاكسة لا يزال مستمراً.
معظم خلفية الغلاف الجوي ناتجة عن الرادون ومنتجاته المتحللة. يُظهر طيف جاما قممًا ملحوظة عند 609 و 1120 و 1764 كيلو فولت ، والتي تنتمي إلى البزموت -214 ، وهو منتج اضمحلال الرادون. تعتمد خلفية الغلاف الجوي بشدة على اتجاه الرياح وظروف الأرصاد الجوية. يمكن أيضًا إطلاق غاز الرادون من الأرض على شكل رشقات ثم تشكيل "سحب الرادون" التي يمكنها السفر عشرات الكيلومترات.
خلفية الفضاء
الأرض وكل الكائنات الحية عليها باستمرارقصفها إشعاع من الفضاء. يتكون هذا الإشعاع بشكل أساسي من أيونات موجبة الشحنة ، من البروتونات إلى الحديد ، ونواة أكبر تنتج خارج نظامنا الشمسي. يتفاعل هذا الإشعاع مع الذرات في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى تدفق هواء ثانوي ، بما في ذلك الأشعة السينية ، والميونات ، والبروتونات ، وجزيئات ألفا ، والبيونات ، والإلكترونات ، والنيوترونات.
الجرعة المباشرة للإشعاع الكوني تأتي بشكل أساسي من الميونات والنيوترونات والإلكترونات ، وهي تختلف في أجزاء مختلفة من العالم اعتمادًا على المجال المغنطيسي الأرضي والارتفاع. على سبيل المثال ، مدينة دنفر في الولايات المتحدة (على ارتفاع 1650 مترًا) تتلقى حوالي ضعف جرعة الأشعة الكونية مقارنة بنقطة عند مستوى سطح البحر.
هذا الإشعاع أقوى بكثير في طبقة التروبوسفير العليا على بعد حوالي 10 كيلومترات ، وبالتالي فهو مصدر قلق خاص لأفراد الطاقم والركاب العاديين الذين يقضون عدة ساعات في السنة في هذه البيئة. خلال رحلاتهم ، تتلقى أطقم شركات الطيران عادةً جرعة مهنية إضافية تتراوح من 2.2 ملي سيفرت (220 مريم) سنويًا إلى 2.19 ملي سيفرت / سنة ، وفقًا لدراسات مختلفة.
الإشعاع في المدار
وبالمثل ، تسبب الأشعة الكونية تعرض خلفية أكبر لرواد الفضاء مقارنة بالبشر على سطح الأرض. رواد الفضاء الذين يعملون في مدارات منخفضة ، مثل موظفي محطات الفضاء الدولية أو المكوكات ، محميون جزئيًا بواسطة المجال المغناطيسي للأرض ، لكنهم يعانون أيضًا مما يسمى حزام فان ألين ، وهو نتيجة المجال المغناطيسي للأرض. خارج المدار الأرضي المنخفض ، مثلمن ذوي الخبرة من قبل رواد فضاء أبولو الذين يسافرون إلى القمر ، فإن إشعاع الخلفية هذا أكثر كثافة ويمثل حاجزًا كبيرًا أمام الاستكشاف البشري المحتمل على المدى الطويل للقمر أو المريخ.
تؤدي التأثيرات الكونية أيضًا إلى تحول عنصري في الغلاف الجوي ، حيث يتحد الإشعاع الثانوي الناتج عنها مع النوى الذرية في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى تكوين نويدات مختلفة. يمكن إنتاج العديد مما يسمى بالنويدات المولدة للكون ، ولكن من المحتمل أن يكون أكثرها بروزًا هو الكربون 14 ، والذي يتكون من التفاعل مع ذرات النيتروجين. تصل هذه النويدات المولدة للكون في النهاية إلى سطح الأرض ويمكن دمجها في الكائنات الحية. يختلف إنتاج هذه النويدات اختلافًا طفيفًا خلال تحولات التدفق الشمسي قصيرة المدى ، ولكنها تعتبر ثابتة عمليًا على نطاقات كبيرة - من آلاف إلى ملايين السنين. إن الإنتاج المستمر والدمج والعمر النصفي القصير نسبيًا للكربون 14 هي المبادئ المستخدمة في التأريخ بالكربون المشع للمواد البيولوجية القديمة مثل المصنوعات الخشبية أو الرفات البشرية.
أشعة جاما
يظهر الإشعاع الكوني عند مستوى سطح البحر عادةً على شكل 511 كيلو فولت من أشعة جاما الناتجة عن تدمير البوزيترون الناتج عن التفاعلات النووية للجسيمات عالية الطاقة وأشعة جاما. على ارتفاعات عالية ، هناك أيضًا مساهمة من الطيف المستمر للامتداد. لذلك ، بين العلماء ، تعتبر مسألة الإشعاع الشمسي وتوازن الإشعاع في غاية الأهمية.
إشعاع داخل الجسم
أهم عنصرين يتألف منهما جسم الإنسان ، وهما البوتاسيوم والكربون ، يحتويان على نظائر تزيد بشكل كبير من جرعة الإشعاع الخلفية لدينا. هذا يعني أنها يمكن أن تكون أيضًا مصادر للإشعاع المشع.
العناصر والمركبات الكيميائية الخطرة تميل إلى التراكم. يحتوي جسم الإنسان المتوسط على حوالي 17 ملليجرامًا من البوتاسيوم 40 (40 ك) وحوالي 24 نانوجرام (10-8 جم) من الكربون 14 (14 درجة مئوية) (نصف العمر - 5730 عامًا). باستثناء التلوث الداخلي بالمواد المشعة الخارجية ، فإن هذين العنصرين هما أكبر مكونات التعرض الداخلي للمكونات الوظيفية بيولوجيًا لجسم الإنسان. تتحلل حوالي 4000 نواة بسرعة 40 كيلو في الثانية ونفس العدد عند 14 درجة مئوية. تكون طاقة جسيمات بيتا المتكونة عند 40 ك أكبر بنحو 10 مرات من طاقة جسيمات بيتا المتكونة عند 14 درجة مئوية.
14C موجود في جسم الإنسان عند حوالي 3700 بيكريل (0.1 درجة مئوية) مع عمر نصف بيولوجي يبلغ 40 يومًا. هذا يعني أن تحلل 14 درجة مئوية ينتج حوالي 3700 جسيم بيتا في الثانية. ما يقرب من نصف الخلايا البشرية تحتوي على ذرة 14 درجة مئوية.
متوسط الجرعة الداخلية العالمية للنويدات المشعة بخلاف الرادون ومنتجاته المتحللة هو 0.29 ملي سيفرت / سنة ، منها 0.17 ملي سيفرت / سنة عند 40 كيلو ، و 0.12 ملي سيفرت / سنة تأتي من سلسلة اليورانيوم والثوريوم ، و 12 ميكرو سيفرت / سنة عام - من 14 درجة مئوية. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن أجهزة الأشعة السينية الطبية شائعة أيضًامشعة لكن إشعاعها لا يشكل خطرا على الإنسان.
