Depuis le milieu du siècle dernier, un nouveau mot est entré dans la science: le rayonnement. Sa découverte a révolutionné l'esprit des physiciens du monde entier et a permis d'écarter certaines des théories newtoniennes et de faire des hypothèses audacieuses sur la structure de l'univers, sa formation et notre place en son sein. Mais c'est tout pour les experts. Les citadins ne font que soupirer et essaient de rassembler des connaissances aussi disparates sur ce sujet. Ce qui complique le processus, c'est le fait qu'il existe un certain nombre d'unités de mesure du rayonnement, et toutes sont éligibles.
Terminologie
Le premier terme à connaître est, en fait, le rayonnement. C'est le nom donné au processus de rayonnement par certaines substances des plus petites particules, telles que les électrons, les protons, les neutrons, les atomes d'hélium et autres. Selon le type de particule, les propriétés du rayonnement diffèrent les unes des autres. Le rayonnement est observé soit lors de la décomposition des substances en substances plus simples, soit lors de leur synthèse.
Les unités de rayonnement sont des concepts conventionnels qui indiquent combien de particules élémentaires sont libérées de la matière. En ce moment, la physique opère sur une familledifférentes unités et leurs combinaisons. Cela vous permet de décrire les différents processus qui se produisent avec la matière.
La désintégration radioactive est une modification arbitraire de la structure des noyaux atomiques instables en libérant des microparticules.
La constante de désintégration est un concept statistique qui prédit la probabilité qu'un atome soit détruit sur une période de temps donnée.
La demi-vie est la période pendant laquelle la moitié de la quantité totale d'une substance se désintègre. Pour certains éléments, il est calculé en minutes, tandis que pour d'autres, il s'agit d'années, voire de décennies.
Comment mesure-t-on le rayonnement
Les unités de rayonnement ne sont pas les seules à être utilisées pour évaluer les propriétés des matières radioactives. En plus d'eux, des quantités telles que:
- l'activité de la source de rayonnement;- la densité de flux (le nombre de particules ionisantes par unité de surface).
De plus, il existe une différence dans la description des effets des rayonnements sur les objets vivants et non vivants. Donc, si la substance est inanimée, alors les concepts s'y appliquent:
- dose absorbée;- dose d'exposition.
Si le rayonnement a affecté les tissus vivants, alors les termes suivants sont utilisés:
- dose équivalente;
- dose équivalente efficace;- débit de dose.
Les unités de mesure du rayonnement sont, comme mentionné ci-dessus, des valeurs numériques conditionnelles adoptées par les scientifiques pour faciliter les calculs et construire des hypothèses et des théories. C'est peut-être pour cette raison qu'il n'existe pas d'unité de mesure unique généralement acceptée.
Curie
L'une des unités de rayonnement est le curie. Il n'appartient pas au système (n'appartient pas au système SI). En Russie, il est utilisé en physique nucléaire et en médecine. L'activité d'une substance sera égale à un curie si 3,7 milliards de désintégrations radioactives s'y produisent en une seconde. C'est-à-dire qu'on peut dire qu'un curie est égal à trois milliards sept cents millions de becquerels.
Ce nombre est dû au fait que Marie Curie (qui a introduit ce terme dans la science) a mené ses expériences sur le radium et s'est basée sur son taux de désintégration. Mais au fil du temps, les physiciens ont décidé que la valeur numérique de cette unité était mieux liée à une autre - le becquerel. Cela a permis d'éviter certaines erreurs dans les calculs mathématiques.
En plus des curies, on trouve souvent des multiples ou des sous-multiples, tels que:
- mégacurie (égale à 3,7 fois 10 puissance 16 de becquerels);
- kilocurie (3, 7 mille milliards de becquerels);
- millicurie (37 millions de becquerels);- microcurie (37 mille becquerels).
Avec cette unité, vous pouvez exprimer le volume, la surface ou l'activité spécifique d'une substance.
Becquerel
L'unité becquerel de dose de rayonnement est systémique et est incluse dans le Système international d'unités (SI). C'est la plus simple, car une activité de rayonnement d'un becquerel signifie qu'il n'y a qu'une seule désintégration radioactive par seconde dans la matière.
Il tire son nom en l'honneur d'Antoine Henri Becquerel, un physicien français. Le titre étaitapprouvé à la fin du siècle dernier et est encore utilisé aujourd'hui. Comme il s'agit d'une unité assez petite, des préfixes décimaux sont utilisés pour indiquer l'activité: kilo-, milli-, micro- et autres.
Récemment, des unités non systémiques telles que curie et rutherford ont été utilisées avec les becquerels. Un rutherford est égal à un million de becquerels. Dans la description de l'activité volumétrique ou surfacique, on peut trouver les appellations becquerel par kilogramme, becquerel par mètre (carré ou cubique) et leurs diverses dérivées.
Rayons X
L'unité de mesure du rayonnement, les rayons X, n'est pas non plus systémique, bien qu'elle soit utilisée partout pour indiquer la dose d'exposition au rayonnement gamma reçu. Un roentgen est égal à une telle dose de rayonnement à laquelle un centimètre cube d'air à pression atmosphérique standard et à température nulle porte une charge égale à 3,3(10-10). Cela équivaut à deux millions de paires d'ions.
Malgré le fait qu'en vertu de la législation de la Fédération de Russie, la plupart des unités non systémiques sont interdites, les rayons X sont utilisés pour le marquage des dosimètres. Mais ils cesseront bientôt d'être utilisés, car il s'est avéré plus pratique de tout écrire et de tout calculer en grays et en sieverts.
Rad
L'unité de mesure du rayonnement, rad, est en dehors du système SI et est égale à la quantité de rayonnement à laquelle un millionième de joule d'énergie est transféré à un gramme d'une substance. Autrement dit, un rad équivaut à 0,01 joule par kilogramme de matière.
Le matériau qui absorbe l'énergie peut être soit un tissu vivant, soit un autre matériau organique etsubstances inorganiques et substances: sol, eau, air. En tant qu'unité indépendante, le rad a été introduit en 1953 et en Russie a le droit d'être utilisé en physique et en médecine.
Gris
Il s'agit d'une autre unité de mesure du niveau de rayonnement, qui est reconnue par le Système international d'unités. Il reflète la dose de rayonnement absorbée. Une substance est considérée comme ayant reçu une dose d'un gray si l'énergie transférée par rayonnement est égale à un joule par kilogramme.
Cette unité a reçu son nom en l'honneur du scientifique anglais Lewis Gray et a été officiellement introduite dans la science en 1975. Selon les règles, le nom complet de l'unité est écrit avec une lettre minuscule, mais sa désignation abrégée est en majuscule. Un gray est égal à cent rads. En plus des unités simples, des équivalents multiples et sous-multiples sont également utilisés en science, tels que kilogray, megagray, decigray, centigray, microgray et autres.
Sievert
L'unité de rayonnement sievert est utilisée pour désigner les doses de rayonnement efficaces et équivalentes et fait également partie du système SI, comme le gray et le becquerel. Utilisé en science depuis 1978. Un sievert est égal à l'énergie absorbée par un kilogramme de tissu après exposition à un échauffement de rayons gamma. Le nom de l'unité était en l'honneur de Rolf Sievert, un scientifique suédois.
Par définition, les sieverts et les grays sont égaux, c'est-à-dire que les doses équivalentes et absorbées ont la même taille. Mais il y a encore une différence entre eux. Lors de la détermination de la dose équivalenteil est nécessaire de prendre en compte non seulement la quantité, mais également d'autres propriétés du rayonnement, telles que la longueur d'onde, l'amplitude et les particules qui le représentent. Par conséquent, la valeur numérique de la dose absorbée est multipliée par le facteur de qualité du rayonnement.
Ainsi, par exemple, toutes choses étant égales par ailleurs, l'effet absorbé des particules alpha sera vingt fois plus fort que la même dose de rayonnement gamma. De plus, il est nécessaire de prendre en compte le coefficient tissulaire, qui montre comment les organes réagissent au rayonnement. Par conséquent, la dose équivalente est utilisée en radiobiologie, et la dose efficace est utilisée en médecine du travail (pour normaliser l'exposition aux rayonnements).
Constante solaire
Il existe une théorie selon laquelle la vie sur notre planète est apparue à cause du rayonnement solaire. Les unités de mesure du rayonnement d'une étoile sont les calories et les watts divisés par une unité de temps. Cela a été décidé parce que la quantité de rayonnement du Soleil est déterminée par la quantité de chaleur que les objets reçoivent et l'intensité avec laquelle elle vient. Seul un demi-millionième de la quantité totale d'énergie émise atteint la Terre.
Le rayonnement des étoiles se propage dans l'espace à la vitesse de la lumière et pénètre dans notre atmosphère sous forme de rayons. Le spectre de ce rayonnement est assez large - du "bruit blanc", c'est-à-dire des ondes radio, aux rayons X. Les particules qui s'entendent également avec le rayonnement sont des protons, mais il peut parfois y avoir des électrons (si la libération d'énergie était importante).
Le rayonnement reçu du Soleil est la force motrice de tous les processus vivants surplanète. La quantité d'énergie que nous recevons dépend de la saison, de la position de l'étoile au-dessus de l'horizon et de la transparence de l'atmosphère.
Effet des radiations sur les êtres vivants
Si des tissus vivants ayant les mêmes caractéristiques sont irradiés avec différents types de rayonnement (à la même dose et à la même intensité), les résultats seront variables. Par conséquent, pour déterminer les conséquences, seule la dose absorbée ou d'exposition ne suffit pas, comme c'est le cas avec les objets inanimés. Des unités de rayonnement pénétrant apparaissent sur la scène, comme les sieverts rems et les grays, qui indiquent la dose équivalente de rayonnement.
L'équivalent est la dose absorbée par les tissus vivants et multipliée par un coefficient conditionnel (tableau), qui tient compte de la dangerosité de tel ou tel type de rayonnement. La mesure la plus couramment utilisée est le sievert. Un sievert est égal à cent rems. Plus le coefficient est élevé, plus le rayonnement est dangereux, respectivement. Donc, pour les photons, c'est un, et pour les neutrons et les particules alpha, c'est vingt.
Depuis l'accident de la centrale nucléaire de Tchernobyl en Russie et dans d'autres pays de la CEI, une attention particulière a été portée au niveau d'exposition des humains aux rayonnements. La dose équivalente provenant de sources de rayonnement naturel ne doit pas dépasser cinq millisieverts par an.
L'action des radionucléides sur les objets non vivants
Les particules radioactives transportent une charge d'énergie qu'elles transfèrent à la matière lorsqu'elles entrent en collision avec elle. Et plus les particules entrent en contact sur leur chemin avecune certaine quantité de matière, plus elle recevra d'énergie. Sa quantité est estimée en doses.
- La dose absorbée est la quantité de rayonnement radioactif reçue par une unité d'une substance. Elle se mesure en grays. Cette valeur ne tient pas compte du fait que l'effet des différents types de rayonnement sur la matière est différent.
- Dose d'exposition - est la dose absorbée, mais en tenant compte du degré d'ionisation de la substance à partir des effets de diverses particules radioactives. Elle est mesurée en coulombs par kilogramme ou roentgens.
