Vyanzo vya X-ray. Je, bomba la x-ray ni chanzo cha mionzi ya ionizing?

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 17:56

Katika historia yote ya maisha Duniani, viumbe vimeathiriwa mara kwa mara na miale ya cosmic na radionuclides zinazoundwa nazo katika angahewa, pamoja na mionzi kutoka kwa vitu vilivyoko kila mahali katika asili. Maisha ya kisasa yamezoea vipengele vyote na vikwazo vya mazingira, ikiwa ni pamoja na vyanzo vya asili vya X-rays.

Ingawa viwango vya juu vya mionzi hakika ni hatari kwa viumbe, aina fulani za mionzi ni muhimu kwa maisha. Kwa mfano, asili ya mionzi ilichangia michakato ya kimsingi ya mageuzi ya kemikali na kibaolojia. Pia dhahiri ni ukweli kwamba joto la msingi wa Dunia hutolewa na kudumishwa na joto la kuoza la radionuclides ya asili, ya asili.

mwale wa cosmic

Mionzi ya asili ya nje ya nchi ambayo huishambulia Dunia mara kwa mara inaitwanafasi.

Ukweli kwamba mionzi hii ya kupenya huifikia sayari yetu kutoka anga ya juu, na sio kutoka duniani, iligunduliwa katika majaribio ya kupima ionization katika miinuko mbalimbali, kutoka usawa wa bahari hadi m 9000. Ilibainika kuwa ukali wa mionzi ya ionizing ilipungua hadi urefu wa 700 m, na kisha kuongezeka kwa kasi kwa kupanda. Kupungua kwa awali kunaweza kuelezewa na kupungua kwa nguvu ya mionzi ya gamma ya dunia, na kuongezeka kwa hatua ya mionzi ya cosmic.

Vyanzo vya X-ray angani ni kama ifuatavyo:

vikundi vya galaksi;
Seyfert galaxies;
Jua;
nyota;
quasars;
mashimo meusi;
mabaki ya supernova;
vijeba weupe;
nyota giza, n.k.

Ushahidi wa miale hiyo, kwa mfano, ni ongezeko la nguvu ya miale ya ulimwengu inayoonekana Duniani baada ya miale ya jua. Lakini nyota yetu haitoi mchango mkuu kwa mabadiliko ya jumla, kwa kuwa tofauti zake za kila siku ni ndogo sana.

Aina mbili za miale

Miale ya Cosmic imegawanywa katika msingi na upili. Mionzi ambayo haiingiliani na jambo katika angahewa, lithosphere au hidrosphere ya Dunia inaitwa msingi. Inajumuisha protoni (≈ 85%) na chembe za alpha (≈ 14%), na fluxes ndogo zaidi (< 1%) ya nuclei nzito zaidi. X-rays ya pili ya ulimwengu, ambayo vyanzo vyake vya mionzi ni mionzi ya msingi na angahewa, inaundwa na chembe ndogo za atomiki kama vile pions, muons, na.elektroni. Katika usawa wa bahari, karibu mionzi yote inayoonekana ina mionzi ya sekondari ya cosmic, 68% ambayo ni muons na 30% ni elektroni. Chini ya 1% ya mtiririko katika usawa wa bahari hutengenezwa na protoni.

Miale ya msingi ya ulimwengu, kama sheria, huwa na nishati kubwa ya kinetiki. Wao ni chaji chanya na kupata nishati kwa kuongeza kasi katika mashamba magnetic. Katika utupu wa anga ya nje, chembe za kushtakiwa zinaweza kuwepo kwa muda mrefu na kusafiri mamilioni ya miaka ya mwanga. Wakati wa safari hii ya ndege, wanapata nishati ya juu ya kinetic, kwa mpangilio wa 2–30 GeV (1 GeV=10⁹ eV). Chembe za kibinafsi zina nishati hadi 10^{10 GeV.}

Nguvu nyingi za miale ya msingi ya ulimwengu huiruhusu kugawanya atomi katika angahewa ya dunia zinapogongana. Pamoja na neutroni, protoni, na chembe ndogo ndogo, vipengele vya mwanga kama vile hidrojeni, heliamu na beriliamu vinaweza kuundwa. Muons huchajiwa kila wakati na pia huoza haraka kuwa elektroni au positroni.

Magnetic Shield

Nguvu ya mionzi ya ulimwengu huongezeka sana na kupaa hadi kufikia upeo wa juu katika mwinuko wa takriban kilomita 20. Kutoka kilomita 20 hadi mpaka wa angahewa (hadi kilomita 50) nguvu hupungua.

Mtindo huu unafafanuliwa na ongezeko la utolewaji wa mionzi ya pili kutokana na ongezeko la msongamano wa hewa. Katika urefu wa kilomita 20, mionzi mingi ya msingi tayari imeingia kwenye mwingiliano, na kupungua kwa nguvu kutoka kilomita 20 hadi usawa wa bahari huonyesha ngozi ya mionzi ya sekondari.angahewa, sawa na takriban mita 10 za maji.

Nguvu ya mionzi pia inahusiana na latitudo. Katika urefu sawa, mtiririko wa cosmic huongezeka kutoka kwa ikweta hadi latitudo ya 50-60 ° na inabaki mara kwa mara hadi kwenye miti. Hii inaelezwa na sura ya shamba la magnetic ya Dunia na usambazaji wa nishati ya mionzi ya msingi. Mistari ya uga wa sumaku inayoenea zaidi ya angahewa kwa kawaida huwa sambamba na uso wa dunia kwenye ikweta na pembeni kwenye nguzo. Chembe za kushtakiwa husogea kwa urahisi kwenye mistari ya uwanja wa sumaku, lakini ni vigumu kuushinda katika mwelekeo wa kupita. Kutoka kwenye nguzo hadi 60°, takriban mionzi yote ya msingi hufika kwenye angahewa ya dunia, na kwenye ikweta ni chembe chembe pekee zenye nishati inayozidi 15 GeV zinazoweza kupenya ngao ya sumaku.

Vyanzo vya X-ray vya pili

Kutokana na mwingiliano wa miale ya ulimwengu na mata, kiwango kikubwa cha radionuclides huendelea kuzalishwa. Wengi wao ni vipande, lakini baadhi yao huundwa na uanzishaji wa atomi imara na neutroni au muons. Uzalishaji wa asili wa radionuclides katika angahewa unalingana na ukubwa wa mionzi ya cosmic kwa urefu na latitudo. Takriban 70% yao hutoka kwenye angavu, na 30% katika troposphere.

Isipokuwa H-3 na C-14, radionuclides kwa kawaida hupatikana katika viwango vya chini sana. Tritium hutiwa maji na kuchanganywa na maji na H-2, na C-14 huchanganyika na oksijeni kuunda CO_{2, ambayo huchanganyika na dioksidi kaboni ya angahewa. Carbon-14 huingia kwenye mimea kupitia usanisinuru.}

Mionzi ya Dunia

Kati ya radionuclides nyingi ambazo zimeundwa pamoja na Dunia, ni chache tu zilizo na nusu ya maisha ya kutosha kuelezea uwepo wao wa sasa. Ikiwa sayari yetu ingeundwa miaka bilioni 6 iliyopita, wangehitaji nusu ya maisha ya angalau miaka milioni 100 ili kubaki katika viwango vinavyoweza kupimika. Kati ya radionuclides za msingi zilizogunduliwa hadi sasa, tatu ni muhimu zaidi. Chanzo cha X-ray ni K-40, U-238 na Th-232. Uranium na waturiamu kila mmoja huunda mlolongo wa bidhaa za kuoza ambazo ni karibu kila mara mbele ya isotopu ya awali. Ingawa nyingi za radionuclides binti ni za muda mfupi, ni za kawaida katika mazingira kwani zinaundwa mara kwa mara kutoka kwa nyenzo kuu za muda mrefu.

Vyanzo vingine vya awali vya muda mrefu vya X-ray, kwa ufupi, viko katika viwango vya chini sana. Hizi ni Rb-87, La-138, Ce-142, Sm-147, Lu-176, nk. Neutroni za asili huunda radionuclides nyingine nyingi, lakini mkusanyiko wao ni wa chini sana. Machimbo ya Oklo huko Gabon, Afrika, yana ushahidi wa "kinusi cha asili" ambapo athari za nyuklia zilifanyika. Kupungua kwa U-235 na kuwepo kwa bidhaa za mpasuko ndani ya akiba tajiri ya uranium kunaonyesha kuwa athari ya mnyororo iliyochochewa yenyewe ilifanyika hapa takriban miaka bilioni 2 iliyopita.

Ingawa radionuclides za awali zinapatikana kila mahali, ukolezi wao hutofautiana kulingana na eneo. KuuHifadhi ya mionzi ya asili ni lithosphere. Kwa kuongeza, inabadilika sana ndani ya lithosphere. Wakati mwingine inahusishwa na aina fulani za misombo na madini, wakati mwingine ni ya kikanda, yenye uwiano mdogo na aina za miamba na madini.

Usambazaji wa radionuclides msingi na bidhaa zao za kuoza kwa vizazi katika mfumo ikolojia wa asili hutegemea mambo mengi, ikiwa ni pamoja na sifa za kemikali za nyuklidi, vipengele vya kimwili vya mfumo wa ikolojia, na sifa za kisaikolojia na ikolojia za mimea na wanyama. Hali ya hewa ya miamba, hifadhi yao kuu, hutoa udongo U, Th na K. Bidhaa zinazooza za Th na U pia hushiriki katika uhamishaji huu. Kutoka kwenye udongo, K, Ra, U kidogo na Th kidogo sana huingizwa na mimea. Wanatumia potasiamu-40 kwa njia sawa na imara K. Radium, bidhaa ya kuoza ya U-238, hutumiwa na mmea, si kwa sababu ni isotopu, lakini kwa sababu ni kemikali karibu na kalsiamu. Uchukuaji wa uranium na thoriamu na mimea kwa ujumla haujalishi kwani radionuclides hizi kwa kawaida haziyeyushi.

Radoni

Chanzo muhimu zaidi kati ya vyanzo vyote vya mionzi ya asili ni kipengele kisicho na ladha, kisicho na harufu, gesi isiyoonekana ambayo ni nzito mara 8 kuliko hewa, radoni. Inajumuisha isotopu kuu mbili - radon-222, moja ya bidhaa za kuoza za U-238, na radon-220, iliyoundwa wakati wa kuoza kwa Th-232.

Miamba, udongo, mimea, wanyama hutoa radoni kwenye angahewa. Gesi ni bidhaa ya kuoza ya radium na huzalishwa katika nyenzo yoyoteambayo ina. Kwa sababu radoni ni gesi ya ajizi, inaweza kutolewa kutoka kwa nyuso zinazogusana na anga. Kiasi cha radoni ambacho hutoka kwa wingi fulani wa mwamba hutegemea kiasi cha radiamu na eneo la uso. Mwamba mdogo, radon zaidi inaweza kutolewa. Mkusanyiko wa Rn katika hewa karibu na vifaa vyenye radium pia inategemea kasi ya hewa. Katika vyumba vya chini ya ardhi, mapango na migodi ambayo ina mzunguko mbaya wa hewa, viwango vya radoni vinaweza kufikia viwango muhimu.

Rn huoza haraka na kutengeneza idadi kubwa ya radionuclides. Mara baada ya kuundwa katika angahewa, bidhaa za kuoza kwa radoni huchanganyika na chembe ndogo za vumbi ambazo hutua kwenye udongo na mimea, na pia huvutwa na wanyama. Mvua ni nzuri sana katika kuondoa vipengee vyenye mionzi kutoka hewani, lakini athari na kutua kwa chembe za erosoli pia huchangia katika uwekaji wao.

Katika hali ya hewa ya baridi viwango vya radoni ndani ya nyumba ni wastani wa mara 5 hadi 10 zaidi ya nje.

Katika miongo michache iliyopita, mwanadamu "ametengeneza" mamia kadhaa ya radionuclides, X-rays zinazohusiana, vyanzo, sifa ambazo zinatumika katika dawa, kijeshi, uzalishaji wa nishati, zana na uchunguzi wa madini.

Athari za kibinafsi za vyanzo vinavyotengenezwa na binadamu vya mionzi hutofautiana sana. Watu wengi hupokea kipimo kidogo cha mionzi ya bandia, lakini wengine hupokea mara elfu nyingi ya mionzi kutoka kwa vyanzo vya asili. Vyanzo vilivyotengenezwa na mwanadamu ni bora zaidiinadhibitiwa kuliko asili.

vyanzo vya X-ray katika dawa

Katika tasnia na dawa, kama sheria, radionuclides safi pekee hutumiwa, ambayo hurahisisha utambuzi wa njia za uvujaji kutoka kwa tovuti za kuhifadhi na mchakato wa utupaji.

Matumizi ya mionzi katika dawa yameenea sana na yana uwezo wa kuleta athari kubwa. Inajumuisha vyanzo vya X-ray vinavyotumika katika dawa kwa:

uchunguzi;
tiba;
taratibu za uchambuzi;
mwendo kasi.

Kwa uchunguzi, vyanzo vilivyofungwa na aina mbalimbali za vifuatiliaji vya mionzi hutumiwa. Taasisi za matibabu kwa ujumla hutofautisha kati ya maombi haya kama radiolojia na dawa ya nyuklia.

Je, mirija ya eksirei ni chanzo cha mionzi ya ioni? Tomography ya kompyuta na fluorography ni taratibu zinazojulikana za uchunguzi ambazo zinafanywa kwa msaada wake. Zaidi ya hayo, kuna matumizi mengi ya vyanzo vya isotopu katika radiografia ya matibabu, ikiwa ni pamoja na vyanzo vya gamma na beta, na vyanzo vya majaribio vya neutroni kwa hali ambapo mashine za eksirei hazifai, hazifai, au zinaweza kuwa hatari. Kwa mtazamo wa mazingira, mionzi ya radiografia haileti hatari mradi tu vyanzo vyake vinabaki kuwajibika na kutupwa ipasavyo. Kuhusiana na hili, historia ya vipengee vya radiamu, sindano za radoni na misombo ya luminescent iliyo na radiamu haitii moyo.

Vyanzo vya X-ray vinavyotumika sana kulingana na ⁹⁰Srau ¹⁴⁷ Pm. Ujio wa ^{252Cf kama jenereta inayobebeka ya nyutroni kumefanya radiografia ya nyutroni kupatikana kwa wingi, ingawa kwa ujumla mbinu hiyo bado inategemea sana upatikanaji wa vinu vya nyuklia.}

Dawa ya Nyuklia

Hatari kuu za kimazingira ni lebo za radioisotopu katika dawa za nyuklia na vyanzo vya X-ray. Mifano ya athari zisizotakikana ni kama ifuatavyo:

mwale wa mgonjwa;
mwale wa wafanyakazi wa hospitali;
mfiduo wakati wa usafirishaji wa dawa zenye mionzi;
athari wakati wa uzalishaji;
mfichuo wa taka zenye mionzi.

Katika miaka ya hivi majuzi, kumekuwa na mwelekeo wa kupunguza kukaribiana kwa wagonjwa kupitia kuanzishwa kwa isotopu za muda mfupi zenye athari finyu zaidi na matumizi ya dawa zilizojanibishwa zaidi.

Nusu ya maisha hupunguza athari ya taka zenye mionzi, kwani vipengele vingi vya muda mrefu hutolewa kupitia figo.

Athari ya kimazingira ya mifereji ya maji taka haionekani kutegemea ikiwa mgonjwa yuko ndani au nje. Ingawa vipengele vingi vya mionzi vilivyotolewa vinaweza kuwa vya muda mfupi, athari limbikizi inazidi kwa mbali viwango vya uchafuzi wa mitambo yote ya nyuklia kwa pamoja.

Radionuclides zinazotumika sana katika dawa ni vyanzo vya X-ray:

99mTc – uchunguzi wa fuvu na ubongo, uchunguzi wa damu ya ubongo, moyo, ini, mapafu, uchunguzi wa tezi dume, ujanibishaji wa plasenta;
131I - damu, uchunguzi wa ini, ujanibishaji wa plasenta, uchunguzi wa tezi na matibabu;
51Cr - uamuzi wa muda wa kuwepo kwa chembechembe nyekundu za damu au kuondolewa, kiasi cha damu;
57Co - Schilling test;
32P – metastases ya mifupa.

Matumizi makubwa ya taratibu za uchunguzi wa kinga ya mwili, uchanganuzi wa mkojo na mbinu nyingine za utafiti kwa kutumia misombo ya kikaboni iliyo na alama imeongeza kwa kiasi kikubwa matumizi ya vichanganuzi vya ukamuaji kioevu. Miyeyusho ya fosforasi ya kikaboni, kwa kawaida kulingana na toluini au zilini, hujumuisha kiasi kikubwa cha taka za kikaboni ambazo lazima zitupwe. Usindikaji katika fomu ya kioevu ni uwezekano wa hatari na haukubaliki kimazingira. Kwa sababu hii, uchomaji taka unapendekezwa.

Kwa kuwa ³H au ^{14C ya muda mrefu C kuyeyuka kwa urahisi, udhihirisho wao uko ndani ya kiwango cha kawaida. Lakini athari limbikizi inaweza kuwa kubwa.}

Matumizi mengine ya kimatibabu ya radionuclides ni matumizi ya betri za plutonium ili kuwasha visaidia moyo. Maelfu ya watu wako hai leo kwa sababu vifaa hivi husaidia mioyo yao kufanya kazi. Vyanzo vilivyofungwa vya 238Pu (GBq 150) hupandikizwa kwa upasuaji kwa wagonjwa.

Mionzi ya X ya Viwanda: vyanzo, mali, matumizi

Dawa sio eneo pekee ambalo sehemu hii ya wigo wa sumakuumeme imepata matumizi. Radi isotopu na vyanzo vya X-ray vinavyotumika katika tasnia ni sehemu muhimu ya hali ya mionzi ya kiteknolojia. Mifano ya maombi:

radiografia ya viwanda;
kipimo cha mionzi;
vitambua moshi;
vifaa vya kujimulika;
kielelezo cha X-ray;
vitambazaji vya kukagua mizigo na mizigo ya mkononi;
leza za x-ray;
synchrotrons;
cyclotron.

Kwa sababu nyingi za programu hizi zinahusisha matumizi ya isotopu zilizofunikwa, mwanga wa mionzi hutokea wakati wa usafiri, uhamisho, matengenezo na utupaji.

Je, mirija ya X-ray ni chanzo cha mionzi ya ionizing katika tasnia? Ndiyo, inatumika katika mifumo ya upimaji wa viwanja vya ndege isiyo ya uharibifu, katika utafiti wa fuwele, vifaa na miundo, na katika udhibiti wa viwanda. Katika miongo kadhaa iliyopita, viwango vya mfiduo wa mionzi katika sayansi na tasnia vimefikia nusu ya thamani ya kiashiria hiki katika dawa; kwa hivyo mchango ni muhimu.

Vyanzo vya X-ray vilivyofunikwa vyenyewe vina athari ndogo. Lakini usafirishaji na utupaji wao ni wa kusumbua wanapopotea au kutupwa kimakosa kwenye jaa. Vyanzo hivyoX-rays kawaida hutolewa na kusakinishwa kama diski au silinda zilizofungwa mara mbili. Vidonge vinatengenezwa kwa chuma cha pua na vinahitaji ukaguzi wa mara kwa mara wa kuvuja. Ovyo yao inaweza kuwa tatizo. Vyanzo vya muda mfupi vinaweza kuhifadhiwa na kuharibiwa, lakini hata hivyo lazima vihesabiwe ipasavyo na mabaki amilifu lazima yatupwe kwenye kituo kilichoidhinishwa. Vinginevyo, vidonge vinapaswa kutumwa kwa taasisi maalum. Nguvu zao huamua nyenzo na ukubwa wa sehemu hai ya chanzo cha X-ray.

Maeneo ya hifadhi ya vyanzo vya X-ray

Tatizo linaloongezeka ni uondoaji salama na uondoaji uchafuzi wa tovuti za viwanda ambapo nyenzo za mionzi zimehifadhiwa hapo awali. Hizi ni vifaa vya zamani zaidi vya kuchakata tena nyuklia, lakini tasnia zingine zinahitaji kuhusishwa, kama vile mimea kwa ajili ya utengenezaji wa ishara za tritium zinazomulika zenyewe.

Vyanzo vya chini vya muda mrefu, ambavyo vimeenea, ni tatizo mahususi. Kwa mfano, 241Am inatumika katika vitambua moshi. Mbali na radon, hizi ni vyanzo kuu vya mionzi ya X-ray katika maisha ya kila siku. Binafsi, hazileti hatari yoyote, lakini idadi kubwa yazo inaweza kuwasilisha tatizo katika siku zijazo.

Milipuko ya nyuklia

Katika kipindi cha miaka 50 iliyopita, kila mtu amekabiliwa na mionzi kutokana na kuanguka kulikosababishwa na majaribio ya silaha za nyuklia. Kilele chao kilikuwa1954-1958 na 1961-1962.

Mnamo 1963, nchi tatu (USSR, USA na Uingereza) zilitia saini makubaliano ya kupiga marufuku kwa sehemu majaribio ya nyuklia katika anga, bahari na anga ya juu. Katika miongo miwili iliyofuata, Ufaransa na Uchina zilifanya mfululizo wa majaribio madogo zaidi, ambayo yalikoma mwaka 1980. Majaribio ya chinichini bado yanaendelea, lakini kwa ujumla hayatoi mvua.

Ukolezi wa mionzi kutoka kwa majaribio ya anga huanguka karibu na tovuti ya mlipuko. Baadhi yao hubakia katika troposphere na hubebwa na upepo kuzunguka ulimwengu kwa latitudo sawa. Wanaposonga, huanguka chini, na kubaki karibu mwezi mmoja hewani. Lakini nyingi zinasukumwa kwenye anga, ambapo uchafuzi wa mazingira unabaki kwa miezi mingi, na huzama polepole kwenye sayari.

Mtiririko wa mionzi ni pamoja na mia kadhaa tofauti ya radionuclides, lakini ni chache tu ndizo zinazoweza kuathiri mwili wa binadamu, kwa hivyo, saizi yao ni ndogo sana, na kuoza ni haraka. Zilizo muhimu zaidi ni C-14, Cs-137, Zr-95 na Sr-90.

Zr-95 ina nusu ya maisha ya siku 64, wakati Cs-137 na Sr-90 zina takriban miaka 30. Kaboni-14 pekee, iliyo na nusu ya maisha ya 5730, ndiyo itakayosalia amilifu katika siku zijazo.

Nishati ya Nyuklia

Nguvu za nyuklia ndicho chenye utata zaidi kati ya vyanzo vyote vya mionzi ya anthropogenic, lakini inachangia kidogo sana athari za afya ya binadamu. Wakati wa operesheni ya kawaida, vifaa vya nyuklia hutoa kiasi kidogo cha mionzi kwenye mazingira. Februari 2016Kulikuwa na vinu 442 vinavyotumia nyuklia katika nchi 31 na vingine 66 vilikuwa vikijengwa. Hii ni sehemu tu ya mzunguko wa uzalishaji wa mafuta ya nyuklia. Huanza na uchimbaji na usagaji wa madini ya uranium na kuendelea na utengenezaji wa mafuta ya nyuklia. Baada ya kutumika katika mitambo ya kuzalisha umeme, seli za mafuta wakati mwingine huchakatwa upya ili kurejesha urani na plutonium. Mwishowe, mzunguko unaisha na utupaji wa taka za nyuklia. Katika kila hatua ya mzunguko huu, nyenzo za mionzi zinaweza kutolewa.

Takriban nusu ya uzalishaji wa madini ya uranium duniani hutoka kwenye mashimo wazi, nusu nyingine kutoka migodini. Kisha hupondwa kwenye viunzi vilivyo karibu, ambavyo huzalisha kiasi kikubwa cha taka - mamia ya mamilioni ya tani. Taka hii inasalia kuwa na mionzi kwa mamilioni ya miaka baada ya mmea kukoma kufanya kazi, ingawa mionzi ni sehemu ndogo sana ya asili asilia.

Baada ya hapo, urani hubadilishwa kuwa mafuta kupitia usindikaji zaidi na utakaso katika mitambo ya urutubishaji. Michakato hii husababisha uchafuzi wa hewa na maji, lakini ni kidogo sana kuliko katika hatua zingine za mzunguko wa mafuta.