Introduction………………………………………………………………………………..3

1. Types de rayonnements………………………………………………………………….5

2. Réglementation de radioprotection…………………………………10

3. Principales limites de dose........................................................ ......................................................13

4. Niveaux d'exposition admissibles et de contrôle……………………………18

Conclusion………………………………………………………………………………….26

Liste des sources utilisées…………………………………………….28

INTRODUCTION

Parmi les questions d’intérêt scientifique, peu attirent autant l’attention du public et suscitent autant de controverses que la question des effets des rayonnements sur l’homme et l’environnement.

Malheureusement, très souvent, les informations scientifiques fiables sur cette question ne parviennent pas à la population, qui utilise donc toutes sortes de rumeurs. Trop souvent, les arguments des opposants à l’énergie nucléaire reposent uniquement sur des sentiments et des émotions, tout aussi souvent les discours des partisans de son développement se résument à des assurances rassurantes, peu étayées.

Le Comité scientifique des Nations Unies sur les effets des rayonnements atomiques collecte et analyse toutes les informations disponibles sur les sources de rayonnements et leurs effets sur l'homme et l'environnement. Il étudie un large éventail de sources de rayonnement naturelles et artificielles, et ses découvertes pourraient surprendre même ceux qui suivent de près le discours public sur le sujet.

Les radiations sont vraiment mortelles. À fortes doses, il provoque de graves lésions tissulaires et, à petites doses, il peut provoquer le cancer et induire des anomalies génétiques qui peuvent apparaître chez les enfants et petits-enfants de la personne exposée aux radiations, ou chez ses descendants plus éloignés.

Mais pour la majeure partie de la population, les sources de rayonnements les plus dangereuses ne sont pas celles dont on parle le plus. Une personne reçoit la dose la plus élevée provenant de sources naturelles de rayonnement. Les rayonnements associés au développement de l’énergie nucléaire ne représentent qu’une petite fraction des rayonnements générés par l’activité humaine ; Nous recevons des doses nettement plus élevées d'autres formes de cette activité qui suscitent beaucoup moins de critiques, par exemple l'utilisation des rayons X en médecine. En outre, certaines activités quotidiennes telles que la combustion du charbon et le recours au transport aérien, en particulier l'exposition constante à des pièces bien fermées, peuvent entraîner une augmentation significative des niveaux d'exposition dus au rayonnement naturel. Les plus grandes réserves pour réduire l'exposition de la population aux rayonnements résident précisément dans ces formes « incontestables » d'activité humaine.

Ce travail couvre divers types de rayonnements, provenant de sources naturelles et artificielles, affectant les humains et l'environnement, fournit des sources réglementaires d'informations sur la radioprotection, les limites de dose d'exposition et leurs niveaux admissibles et de contrôle.

TYPES DE RAYONNEMENT

Les rayonnements pénétrants présentent un grand danger pour la santé et la vie humaines. À fortes doses, il provoque de graves dommages aux tissus corporels, un mal des rayons aigu se développe, à petites doses, il provoque le cancer et provoque des anomalies génétiques. Dans la nature, il existe un certain nombre d’éléments dont les noyaux atomiques se transforment en noyaux d’autres éléments. Ces transformations s'accompagnent de rayonnement - radioactivité. Les rayonnements ionisants sont un flux de particules élémentaires et de quanta de rayonnement électromagnétique pouvant provoquer l'ionisation des atomes et des molécules du milieu dans lequel ils se propagent.

Différents types de rayonnement s'accompagnent de la libération de différentes quantités d'énergie et ont des capacités de pénétration différentes, ils ont donc des effets différents sur les tissus d'un organisme vivant (Fig. 1). Le rayonnement alpha, qui est un flux de particules lourdes constitué de neutrons et de protons, est bloqué par exemple par une feuille de papier et est pratiquement incapable de pénétrer dans la couche externe de la peau formée par les cellules mortes. Par conséquent, cela ne présente aucun danger jusqu'à ce que des substances radioactives émettant des particules α pénètrent dans l'organisme par une plaie ouverte, avec de la nourriture ou avec de l'air inhalé ; alors ils deviennent extrêmement dangereux. Le rayonnement bêta a un plus grand pouvoir de pénétration : il pénètre dans les tissus corporels jusqu'à une profondeur d'un à deux centimètres. Le pouvoir de pénétration du rayonnement gamma, qui se propage à la vitesse de la lumière, est très élevé : seul un plomb épais ou une dalle de béton peut l'arrêter. En raison de leur pouvoir pénétrant très élevé, les rayonnements gamma représentent un grand danger pour l’homme. La particularité des rayonnements ionisants est qu’une personne ne commencera à en ressentir les effets qu’après un certain temps.

Riz. 1. Trois types de rayonnements et leur capacité de pénétration

Les sources de rayonnement peuvent être naturelles, présentes dans la nature et indépendantes des humains.

La population mondiale est principalement exposée aux rayonnements provenant de sources naturelles (Fig. 2).

Riz. 2. Doses équivalentes efficaces annuelles moyennes de rayonnement provenant de sources de rayonnement naturelles et artificielles (les chiffres indiquent la dose en millisieverts)

La plupart d'entre eux sont tels qu'il est absolument impossible d'éviter l'exposition à leurs rayonnements. Tout au long de l'histoire de la Terre, différents types de rayonnements tombent sur la surface terrestre depuis l'espace et proviennent de substances radioactives situées dans la croûte terrestre. Une personne est exposée aux radiations de deux manières. Les substances radioactives peuvent se trouver à l’extérieur du corps et l’irradier de l’extérieur ; dans ce cas on parle d'irradiation externe. Ou encore, ils peuvent se retrouver dans l’air qu’une personne respire, dans la nourriture ou dans l’eau et pénétrer dans le corps. Cette méthode d'irradiation est dite interne.

Chaque habitant de la Terre est exposé aux rayonnements provenant de sources naturelles de rayonnement, mais certains d'entre eux reçoivent des doses plus élevées que d'autres. Cela dépend en partie de l’endroit où ils vivent. Le niveau de rayonnement dans certaines régions du globe, où se trouvent des roches particulièrement radioactives, s'avère nettement supérieur à la moyenne, et dans d'autres endroits, il est proportionnellement inférieur. La dose de rayonnement dépend également du mode de vie des personnes. L'utilisation de certains matériaux de construction, l'utilisation du gaz pour cuisiner, les braseros à charbon de bois ouverts, l'étanchéité des pièces et même les vols en avion augmentent tous l'exposition aux sources naturelles de rayonnement.

Les sources terrestres de rayonnement sont collectivement responsables de la majorité de l’exposition à laquelle les humains sont exposés par le biais des rayonnements naturels. En moyenne, ils fournissent plus des 5/6 de la dose équivalente efficace annuelle reçue par la population, principalement du fait de l'exposition interne. Le reste est apporté par les rayons cosmiques, principalement par irradiation externe (Fig. 3).

Riz. 3. Doses équivalentes annuelles efficaces moyennes de rayonnement provenant de sources de rayonnement naturelles (les chiffres indiquent la dose en millisieverts)

Selon certaines données, la dose équivalente efficace moyenne de rayonnement externe qu'une personne reçoit chaque année de sources terrestres de rayonnement naturel est d'environ 350 microsieverts, c'est-à-dire légèrement supérieure à la dose de rayonnement individuelle moyenne due au rayonnement de fond créé par les rayons cosmiques au niveau de la mer.

En moyenne, environ les 2/3 de la dose équivalente efficace de rayonnement qu'une personne reçoit de sources naturelles de rayonnement proviennent de substances radioactives qui pénètrent dans le corps par la nourriture, l'eau et l'air.

Il a été établi que parmi toutes les sources naturelles de rayonnement, la plus dangereuse est le radon, un gaz lourd, incolore et inodore. Il est libéré partout de la croûte terrestre, mais sa concentration dans l'air extérieur diffère considérablement selon les points du globe. Une personne reçoit le rayonnement principal du radon lorsqu’elle est à l’intérieur. Le radon se concentre dans l’air intérieur uniquement lorsque celui-ci est suffisamment isolé de l’environnement extérieur. S'infiltrant à travers les fondations et le sol à partir du sol ou, plus rarement, à partir des matériaux de construction, le radon s'accumule à l'intérieur. Les matériaux de construction les plus courants – le bois, la brique et le béton – émettent relativement peu de radon. Le granit, la pierre ponce, les produits fabriqués à partir de matières premières à base d'alumine et le phosphogypse ont une radioactivité spécifique beaucoup plus élevée.

L'eau et le gaz naturel sont une autre source de radon pénétrant dans les locaux résidentiels. La concentration de radon dans l’eau couramment utilisée est extrêmement faible, mais l’eau des puits profonds ou des puits artésiens contient des niveaux très élevés de radon. Cependant, le principal danger ne vient pas de la consommation d’alcool, même en cas de taux de radon élevés. Habituellement, les gens boivent de l'eau bouillie ou sous forme de boissons chaudes, et une fois bouilli, le radon disparaît presque complètement. Un grand danger est la pénétration de vapeur d'eau à haute teneur en radon dans les poumons avec l'air inhalé, ce qui se produit le plus souvent dans la salle de bain ou dans le hammam. Le radon pénètre dans le gaz naturel sous terre. Suite au prétraitement et au stockage du gaz avant qu'il n'atteigne le consommateur, la majeure partie du radon s'évapore, mais la concentration de radon peut augmenter si les cuisinières ne sont pas équipées d'une hotte aspirante. Par conséquent, le radon est particulièrement dangereux pour les bâtiments de faible hauteur avec des pièces soigneusement fermées (pour retenir la chaleur) et lors de l'utilisation d'alumine comme additif aux matériaux de construction.

D’autres sources de rayonnements dangereuses sont malheureusement créées par l’homme lui-même. Les rayonnements sont actuellement largement utilisés dans divers domaines : médecine, industrie, agriculture, chimie, sciences, etc. Les sources de rayonnement artificiel sont des radionucléides artificiels créés à l'aide de réacteurs et d'accélérateurs nucléaires, d'un faisceau de neutrons et de particules chargées. On les appelle des sources artificielles de rayonnements ionisants. Toutes les activités liées à la production et à l'utilisation de rayonnements artificiels sont strictement contrôlées. Les essais d'armes nucléaires dans l'atmosphère, les accidents dans les centrales nucléaires et les réacteurs nucléaires et les résultats de leurs travaux, qui se manifestent par des retombées radioactives et des déchets radioactifs, se distinguent particulièrement par leur impact sur le corps humain. Lorsque des retombées radioactives se produisent dans certaines régions de la Terre, les radiations peuvent pénétrer directement dans le corps humain par le biais des produits agricoles et des aliments.

Les champs électromagnétiques nous entourent partout. Selon leur gamme d’ondes, ils peuvent affecter les organismes vivants de différentes manières. Les rayonnements non ionisants sont considérés comme plus doux, mais ils sont parfois dangereux. Quels sont ces phénomènes et quels effets ont-ils sur notre organisme ?

Qu'est-ce que les rayonnements non ionisants ?

L'énergie se déplace sous forme de petites particules et d'ondes. Le processus de son émission et de sa propagation est appelé rayonnement. Selon la nature de l'effet sur les objets et les tissus vivants, on distingue deux types principaux. Le premier - ionisant, représente des flux de particules élémentaires formés à la suite de la fission d'atomes. Il comprend les rayons radioactifs, les rayons X, les rayonnements gravitationnels et les rayons Hawking.

La seconde inclut les rayonnements non ionisants. Il s’agit essentiellement d’ondes électromagnétiques de plus de 1 000 nm et la quantité d’énergie libérée est inférieure à 10 keV. Il agit sous forme de micro-ondes, produisant de la lumière et de la chaleur.

Contrairement au premier type, ce rayonnement n’ionise pas les molécules et les atomes de la substance qu’il affecte, c’est-à-dire qu’il ne rompt pas les liaisons entre ses molécules. Bien sûr, il y a aussi des exceptions ici. Ainsi, certains types, par exemple les rayons UV, peuvent ioniser une substance.

Types de rayonnements non ionisants

Le rayonnement électromagnétique est un concept beaucoup plus large que le rayonnement non ionisant. Les rayons X à haute fréquence et les rayons gamma sont également électromagnétiques, mais ils sont plus durs et ionisent la matière. Tous les autres types de DME ne sont pas ionisants ; leur énergie n’est pas suffisante pour interférer avec la structure de la matière.

Les plus longues d'entre elles sont les ondes radio, dont la portée va de l'ultra-longue (plus de 10 km) à l'ultra-courte (10 m - 1 mm). Les ondes des autres rayonnements EM sont inférieures à 1 mm. Après l'émission radio vient le rayonnement infrarouge ou thermique, la longueur de ses ondes dépend de la température de chauffage.

La lumière visible et la première sont également non ionisantes. La première est souvent appelée optique. Son spectre est très proche des rayons infrarouges et se forme lorsque les corps sont chauffés. Le rayonnement ultraviolet est proche des rayons X et peut donc avoir la capacité de s’ioniser. Aux longueurs d'onde de 400 à 315 nm, il est reconnaissable à l'œil humain.

Sources

Le rayonnement électromagnétique non ionisant peut être d’origine naturelle ou artificielle. L'une des principales sources naturelles est le Soleil. Il émet tous types de rayonnements. Leur pénétration complète sur notre planète est empêchée par l'atmosphère terrestre. Grâce à la couche d’ozone, à l’humidité et au dioxyde de carbone, l’effet des rayons nocifs est grandement atténué.

Pour les ondes radio, une source naturelle peut être la foudre, ainsi que les objets spatiaux. Les rayons infrarouges thermiques peuvent être émis par n'importe quel corps chauffé à la température requise, bien que le rayonnement principal provienne d'objets artificiels. Ainsi, ses principales sources sont les radiateurs, les brûleurs et les ampoules à incandescence ordinaires, présentes dans chaque maison.

Impact sur les humains

Le rayonnement électromagnétique est caractérisé par la longueur d'onde, la fréquence et la polarisation. La force de son impact dépend de tous ces critères. Plus l'onde est longue, moins elle transfère d'énergie à l'objet, ce qui signifie qu'elle est moins nocive. Les rayonnements dans la plage décimétrique-centimétrique sont les plus destructeurs.

Une exposition à long terme aux rayonnements non ionisants peut nuire à la santé, même si à doses modérées, elle peut être bénéfique. peut provoquer des brûlures de la peau et de la cornée et provoquer diverses mutations. Et en médecine, ils sont utilisés pour synthétiser la vitamine D3 dans la peau, stériliser le matériel et désinfecter l’eau et l’air.

En médecine, le rayonnement infrarouge est utilisé pour améliorer le métabolisme, stimuler la circulation sanguine et désinfecter les produits alimentaires. En cas de surchauffe, ce rayonnement peut assécher gravement la membrane muqueuse de l'œil et, à puissance maximale, même détruire la molécule d'ADN.

Les ondes radio sont utilisées pour les communications mobiles et radio, les systèmes de navigation, la télévision et à d'autres fins. L'exposition constante aux radiofréquences émanant des appareils électroménagers peut augmenter l'excitabilité du système nerveux, altérer la fonction cérébrale et affecter négativement le système cardiovasculaire et la fonction reproductive.

Rayonnement ionisant monoénergétique- les rayonnements ionisants, constitués de photons de même énergie ou de particules de même type ayant la même énergie cinétique.

Rayonnements ionisants mixtes- les rayonnements ionisants, constitués de particules de types divers ou de particules et de photons.

Rayonnement ionisant dirigé rayonnement ionisant avec une direction de propagation choisie.

Fond de rayonnement naturel- les rayonnements ionisants créés par le rayonnement cosmique et les rayonnements provenant de substances radioactives naturelles naturellement distribuées (à la surface de la Terre, dans l'atmosphère de surface, dans les aliments, l'eau, dans le corps humain, etc.).

Fond - rayonnement ionisant, constitué d'un fond naturel et de rayonnements ionisants provenant de sources étrangères.

Rayonnement cosmique- les rayonnements ionisants, qui sont constitués du rayonnement primaire provenant de l'espace et du rayonnement secondaire résultant de l'interaction du rayonnement primaire avec l'atmosphère.

Faisceau étroit de rayonnement- une géométrie de rayonnement dans laquelle le détecteur enregistre uniquement le rayonnement non diffusé provenant de la source.

Large faisceau de rayonnement- une telle géométrie de rayonnement dans laquelle le détecteur enregistre le rayonnement non diffusé et diffusé de la source.

Champ de rayonnement ionisant- répartition spatio-temporelle des rayonnements ionisants dans le milieu considéré.

Flux de particules ionisantes (photons)- le rapport du nombre de particules ionisantes (photons) dN traversant une surface donnée pendant un intervalle de temps dt sur cet intervalle : F = dN/dt.

Flux d'énergie des particules- le rapport entre l'énergie des particules tombant et l'intervalle de temps Ψ=dE/dt.

Densité de flux des particules ionisantes (photons)- rapport du flux de particules ionisantes (photons) dF

pénétrant dans le volume d'une sphère élémentaire, jusqu'à l'aire de section centrale dS de cette sphère : φ = dF/dS = d 2 N/dtdS. (La densité de flux d'énergie des particules est déterminée de la même manière).

Fluence (transfert) de particules ionisantes (photons)- le rapport du nombre de particules ionisantes (photons) dN pénétrant dans le volume d'une sphère élémentaire à la section centrale dS de cette sphère : Ф = dN/dS.

Spectre énergétique des particules ionisantes- répartition des particules ionisantes selon leur énergie. Énergie photonique efficace- l'énergie des photons d'un tel photon monoénergétique

rayonnement dont l'atténuation relative dans un absorbeur d'une certaine composition et d'une certaine épaisseur est la même que celle du rayonnement photonique non monoénergétique considéré.

Énergie du spectre limite Rayonnement β - l'énergie la plus élevée des particules β dans le spectre d'énergie continu du rayonnement β d'un radionucléide donné.

Albédo de rayonnement- le rapport entre le nombre de particules (photons) réfléchies par l'interface entre deux milieux et le nombre de particules (photons) incidentes sur l'interface.

Rayonnement retardé: particules émises par les produits de fission, par opposition aux particules (neutrons et rayons gamma) produites directement au moment de la fission.

Ionisation dans les gaz : suppression d'un ou plusieurs électrons d'un atome ou d'une molécule de gaz. À la suite de l'ionisation, des porteurs de charge libres (électrons et ions) apparaissent dans le gaz et celui-ci acquiert la capacité de conduire le courant électrique.

Le terme « rayonnement » couvre une gamme d’ondes électromagnétiques, notamment le spectre visible, les régions infrarouges et ultraviolettes, ainsi que les ondes radio, le courant électrique et les rayonnements ionisants. Toute la dissemblance de ces phénomènes est due uniquement à la fréquence (longueur d'onde) du rayonnement. Les rayonnements ionisants peuvent présenter un risque pour la santé humaine. ET rayonnement ionisant(rayonnement) - un type de rayonnement qui modifie l'état physique des atomes ou des noyaux atomiques, les transformant en ions chargés électriquement ou en produits de réactions nucléaires. Dans certaines circonstances, la présence de tels ions ou produits de réactions nucléaires dans les tissus du corps peut modifier le cours des processus dans les cellules et les molécules et, avec l'accumulation de ces événements, elle peut perturber le cours des réactions biologiques dans le corps. , c'est à dire. présentent un danger pour la santé humaine.

2. TYPES DE RAYONNEMENT

On distingue le rayonnement corpusculaire, constitué de particules de masse différente de zéro, et le rayonnement électromagnétique (photonique).

2.1. Rayonnement corpusculaire

Les rayonnements ionisants corpusculaires comprennent les rayonnements alpha, électroniques, protons, neutrons et mésons. Rayonnement corpusculaire constitué d'un flux de particules chargées (particules α, β, protons, électrons), dont l'énergie cinétique est suffisante pour ioniser les atomes à

collision, appartient à la classe des rayonnements directement ionisants. Les neutrons et autres particules élémentaires ne produisent pas directement d'ionisation, mais dans le processus d'interaction avec le milieu, ils libèrent des particules chargées (électrons, protons) capables d'ioniser les atomes et les molécules du milieu qu'ils traversent.

En conséquence, le rayonnement corpusculaire constitué d'un flux de particules non chargées est appelé rayonnement indirectement ionisant.

Fig. 1. Schéma de la désintégration du 212 Bi.

2.1.1 Rayonnement alpha

Les particules alpha (α - particules) sont les noyaux d'un atome d'hélium, émis lors de la désintégration α - par certains atomes radioactifs. α - la particule est constituée de deux protons et de deux neutrons.

Le rayonnement alpha est un flux de noyaux d'atomes d'hélium (chargés positivement et

particules relativement lourdes).

Le rayonnement alpha naturel résultant de la désintégration radioactive du noyau est caractéristique des noyaux instables d'éléments lourds, commençant par un numéro atomique supérieur à 83, c'est-à-dire pour les radionucléides naturels des séries de l'uranium et du thorium, ainsi que pour les éléments transuraniens obtenus artificiellement.

Un diagramme typique de la désintégration α d'un radionucléide naturel est présenté sur la figure 1, et le spectre énergétique des particules α formées lors de la désintégration d'un radionucléide est représenté sur la figure 1.

Fig.2.

Fig.2 Spectre énergétique des particules α

La possibilité d'une désintégration α est due au fait que la masse (et, par conséquent, l'énergie totale des ions) du noyau radioactif α est supérieure à la somme des masses de la particule α et du noyau fille formé après α. -pourriture. L'excès d'énergie du noyau d'origine (mère) est libéré sous forme d'énergie cinétique de la particule α et de recul du noyau fille. Les particules α sont des noyaux d'hélium chargés positivement - 2 He4 et s'envolent du noyau à une vitesse de 15 à 20 000 km/s. Sur leur chemin, ils produisent une forte ionisation de l'environnement,

arrachant les électrons des orbites des atomes.

La gamme de particules α dans l'air est d'environ 5 à 8 cm, dans l'eau de 30 à 50 microns, dans les métaux de 10 à 20 microns. Lorsqu'elle est ionisée par des rayons α, des changements chimiques dans la substance sont observés et la structure cristalline des solides est perturbée. Puisqu'il existe une répulsion électrostatique entre la particule α et le noyau, la probabilité de réactions nucléaires sous l'influence de particules α de radionucléides naturels (énergie maximale 8,78 MeV y214 Po) est très faible et n'est observée que sur les noyaux légers (Li , Be, B, C, N, Na, Al) avec formation d'isotopes radioactifs et de neutrons libres.

2.1.2 Rayonnement protonique

Rayonnement protonique– rayonnement généré lors de la désintégration spontanée de noyaux atomiques déficients en neutrons ou en tant que faisceau de sortie d'un accélérateur d'ions (par exemple, un synchrophasothoron).

2.1.3 Rayonnement neutronique

Rayonnement neutronique - un flux de neutrons qui convertissent leur énergie en interactions élastiques et inélastiques avec les noyaux atomiques. Les interactions inélastiques produisent un rayonnement secondaire, qui peut être constitué à la fois de particules chargées et de quanta gamma (rayonnement gamma). Dans les interactions élastiques, l'ionisation ordinaire d'une substance est possible.

Les sources de rayonnement neutronique sont : les radionucléides spontanément fissiles ; sources de neutrons radionucléides spécialement fabriquées ; accélérateurs d'électrons, de protons, d'ions ; réacteurs nucléaires; rayonnement cosmique.

D'un point de vue biologique Les neutrons sont produits lors de réactions nucléaires (dans les réacteurs nucléaires et autres installations industrielles et de laboratoire, ainsi que lors d'explosions nucléaires).

Les neutrons n'ont pas de charge électrique. Classiquement, les neutrons, en fonction de leur énergie cinétique, sont divisés en neutrons rapides (jusqu'à 10 MeV), ultrarapides, intermédiaires, lents et thermiques. Le rayonnement neutronique possède un grand pouvoir pénétrant. Les neutrons lents et thermiques entrent dans des réactions nucléaires qui peuvent entraîner la formation d'isotopes stables ou radioactifs.

Un neutron libre est une particule instable et électriquement neutre ayant les caractéristiques suivantes

propriétés:

Ces propriétés du neutron permettent de l'utiliser, d'une part, comme objet à étudier et, d'autre part, comme outil avec lequel s'effectue la recherche. Dans le premier cas, les propriétés uniques du neutron sont étudiées, ce qui est pertinent et permet de déterminer de la manière la plus fiable et la plus précise possible les paramètres fondamentaux de l'interaction électrofaible et, ainsi, de confirmer ou d'infirmer le modèle standard. La présence d'un moment magnétique dans un neutron indique déjà sa structure complexe, c'est-à-dire sa « non-élémentaire ». Dans le second cas, l'interaction de neutrons non polarisés et polarisés d'énergies différentes avec des noyaux permet de les utiliser en physique des noyaux et des particules élémentaires. L'étude des effets de la violation de la parité spatiale et de l'invariance lors du renversement du temps dans divers processus - de l'optique neutronique à la fission nucléaire par les neutrons - ne constitue pas une liste complète des domaines de recherche les plus actuels.

Le fait que les neutrons des réacteurs thermiques aient des longueurs d’onde comparables aux distances interatomiques dans la matière en fait un outil indispensable pour étudier la matière condensée. L'interaction des neutrons avec les atomes est relativement faible, ce qui permet aux neutrons de pénétrer assez profondément dans la matière - c'est leur avantage significatif par rapport aux rayons X et aux rayons γ, ainsi qu'aux faisceaux de particules chargées. en raison de la présence de masse, les neutrons au même moment (donc à la même longueur d'onde) ont une énergie nettement inférieure à celle des rayons X et des rayons γ, et cette énergie s'avère comparable à l'énergie des vibrations thermiques des atomes et molécules dans la matière, ce qui permet d'étudier non seulement la structure atomique statique moyenne d'une substance, mais également les processus dynamiques qui s'y déroulent. La présence d'un moment magnétique dans les neutrons leur permet d'étudier la structure magnétique et les excitations magnétiques de la matière, ce qui est très important pour comprendre les propriétés et la nature du magnétisme des matériaux.

La diffusion des neutrons par les atomes est principalement due aux forces nucléaires ; par conséquent, les sections efficaces de leur diffusion cohérente ne sont en aucun cas liées au numéro atomique (contrairement aux rayons X et aux rayons γ). Ainsi, l'irradiation des matériaux avec des neutrons permet de distinguer les positions des atomes d'éléments légers (hydrogène, oxygène, etc.), dont l'identification est quasiment impossible à l'aide des rayons X et des rayons γ. C’est pour cette raison que les neutrons sont utilisés avec succès dans l’étude d’objets biologiques, en science des matériaux, en médecine et dans d’autres domaines. De plus, la différence des sections efficaces de diffusion des neutrons pour différents isotopes permet non seulement de distinguer des éléments d'un matériau ayant des numéros atomiques similaires, mais également d'étudier leur composition isotopique. La présence d'isotopes avec une amplitude de diffusion cohérente négative offre une opportunité unique de contraster les milieux étudiés, également très souvent utilisés en biologie et en médecine.

Diffusion cohérente- diffusion du rayonnement avec conservation de fréquence et avec une phase différente de π de la phase du rayonnement primaire. L'onde diffusée peut interférer avec l'onde incidente ou d'autres ondes diffusées de manière cohérente.

Le rayonnement ionisant est une combinaison de divers types de microparticules et de champs physiques qui ont la capacité d'ioniser une substance, c'est-à-dire d'y former des particules chargées électriquement - des ions.

SECTION III. GESTION DE LA SÉCURITÉ DES PERSONNES ET MÉCANISMES ÉCONOMIQUES POUR SON ASSURANCE

Il existe plusieurs types de rayonnements ionisants : les rayonnements alpha, bêta, gamma et neutroniques.

Rayonnement alpha

La formation de particules alpha chargées positivement implique 2 protons et 2 neutrons qui font partie des noyaux d'hélium. Les particules alpha se forment lors de la désintégration d'un noyau atomique et peuvent avoir une énergie cinétique initiale de 1,8 à 15 MeV. Les caractéristiques du rayonnement alpha sont des capacités ionisantes élevées et de faibles capacités de pénétration. Lorsqu'elles se déplacent, les particules alpha perdent leur énergie très rapidement, ce qui fait qu'elles ne suffisent même pas à surmonter de fines surfaces plastiques. En général, l'exposition externe aux particules alpha, si l'on ne prend pas en compte les particules alpha à haute énergie obtenues à l'aide d'un accélérateur, ne cause aucun dommage à l'homme, mais la pénétration de particules dans l'organisme peut être dangereuse pour la santé, car alpha radionucléides Ils ont une longue demi-vie et une forte ionisation. Si elles sont ingérées, les particules alpha peuvent souvent être encore plus dangereuses que les rayonnements bêta et gamma.

Rayonnement bêta

Les particules bêta chargées, dont la vitesse est proche de celle de la lumière, se forment à la suite de la désintégration bêta. Les rayons bêta ont un plus grand pouvoir de pénétration que les rayons alpha : ils peuvent provoquer des réactions chimiques, de la luminescence, ioniser les gaz et avoir un effet sur les plaques photographiques. Comme protection contre un flux de particules bêta chargées (d'une énergie ne dépassant pas 1 MeV), il suffira d'utiliser une plaque d'aluminium ordinaire de 3 à 5 mm d'épaisseur.

Rayonnement photonique : rayonnement gamma et rayons X

Le rayonnement photonique comprend deux types de rayonnement : les rayons X (qui peuvent être de type bremsstrahlung et caractéristiques) et le rayonnement gamma.

Le type de rayonnement photonique le plus courant est celui des particules gamma à très haute énergie et de longueur d’onde ultra courte, qui constituent un flux de photons sans charge à haute énergie. Contrairement aux rayons alpha et bêta, les particules gamma ne sont pas déviées par les champs magnétiques et électriques et ont un pouvoir de pénétration nettement supérieur. En certaines quantités et pendant une certaine durée d'exposition, les rayonnements gamma peuvent provoquer le mal des rayons et conduire à divers cancers. Seuls les éléments chimiques lourds comme le plomb, l'uranium appauvri et le tungstène peuvent empêcher la propagation d'un flux de particules gamma.

Rayonnement neutronique

La source de rayonnement neutronique peut être des explosions nucléaires, des réacteurs nucléaires, des laboratoires et des installations industrielles.

Les neutrons eux-mêmes sont des particules électriquement neutres et instables (la demi-vie d'un neutron libre est d'environ 10 minutes) qui, du fait qu'elles n'ont pas de charge, se caractérisent par une capacité de pénétration élevée avec un faible degré d'interaction avec la matière. Le rayonnement neutronique est très dangereux, c'est pourquoi un certain nombre de matériaux spéciaux, contenant principalement de l'hydrogène, sont utilisés pour s'en protéger. Le rayonnement neutronique est mieux absorbé par l'eau ordinaire, le polyéthylène, la paraffine et les solutions d'hydroxydes de métaux lourds.

Comment les rayonnements ionisants affectent-ils les substances ?

Tous les types de rayonnements ionisants ont un effet sur diverses substances à un degré ou à un autre, mais il est plus prononcé dans les particules gamma et les neutrons. Ainsi, avec une exposition prolongée, ils peuvent modifier considérablement les propriétés de divers matériaux, modifier la composition chimique des substances, ioniser les diélectriques et avoir un effet destructeur sur les tissus biologiques. Le rayonnement de fond naturel ne causera pas beaucoup de dommages à une personne. Cependant, lors de la manipulation de sources artificielles de rayonnements ionisants, vous devez être très prudent et prendre toutes les mesures nécessaires pour minimiser le niveau d'exposition aux rayonnements sur le corps.

Types de rayonnements ionisants et leurs propriétés

Le rayonnement ionisant est le nom donné aux flux de particules et de quanta électromagnétiques, à la suite desquels des ions de charges différentes se forment sur le milieu.

Différents types de rayonnement s'accompagnent de la libération d'une certaine quantité d'énergie et ont des capacités de pénétration différentes, ils ont donc des effets différents sur le corps. Le plus grand danger pour l’homme provient des rayonnements radioactifs, tels que les rayons Y, X, neutrons, a et b.

Les rayons X et les rayons Y sont des flux d'énergie quantique. Le rayonnement gamma a des longueurs d'onde plus courtes que les rayons X. De par leur nature et leurs propriétés, ces rayonnements diffèrent peu les uns des autres, ont un pouvoir de pénétration élevé, une rectitude de propagation et la capacité de créer des rayonnements secondaires et diffusés dans les milieux qu'ils traversent. Cependant, alors que les rayons X sont généralement produits à l’aide d’un appareil électronique, les rayons Y sont émis par des isotopes instables ou radioactifs.

Les autres types de rayonnements ionisants sont des particules de matière (atomes) se déplaçant rapidement, dont certaines portent une charge électrique, d’autres non.

Les neutrons sont les seules particules non chargées produites par toute transformation radioactive, avec une masse égale à celle d'un proton. Puisque ces particules sont électriquement neutres, elles pénètrent profondément dans toute substance, y compris les tissus vivants. Les neutrons sont les particules de base qui constituent les noyaux des atomes.

En traversant la matière, ils n'interagissent qu'avec les noyaux des atomes, leur transfèrent une partie de leur énergie et changent eux-mêmes la direction de leur mouvement. Les noyaux des atomes « sautent » de la couche électronique et, en traversant la matière, produisent une ionisation.

Les électrons sont des particules légères chargées négativement qui existent dans tous les atomes stables. Les électrons sont très souvent utilisés lors de la désintégration radioactive de la matière, et sont alors appelés particules bêta. Ils peuvent également être obtenus dans des conditions de laboratoire. L'énergie perdue par les électrons lors du passage à travers la matière est dépensée en excitation et en ionisation, ainsi qu'en formation de bremsstrahlung.

Les particules alpha sont les noyaux des atomes d'hélium, dépourvus d'électrons orbitaux et constitués de deux protons et de deux neutrons liés entre eux. Ils ont une charge positive, sont relativement lourds et, lorsqu'ils traversent une substance, ils produisent l'ionisation d'une substance de haute densité.

Habituellement, les particules alpha sont émises lors de la désintégration radioactive d'éléments lourds naturels (radium, thorium, uranium, polonium, etc.).

Les particules chargées (électrons et noyaux d'atomes d'hélium), traversant la substance, interagissent avec les électrons des atomes, perdant respectivement 35 et 34 eV. Dans ce cas, la moitié de l'énergie est dépensée pour l'ionisation (séparation d'un électron d'un atome), et l'autre moitié pour l'excitation des atomes et des molécules du milieu (transfert d'un électron vers une coque plus éloignée du noyau) .

Le nombre d'atomes ionisés et excités formés par une particule alpha par unité de longueur de trajet dans un milieu est des centaines de fois supérieur à celui d'une particule p (tableau 5.1).

Tableau 5.1. Gamme de particules a et b de diverses énergies dans le tissu musculaire

Cela est dû au fait que la masse de la particule a est environ 7 000 fois supérieure à la masse de la particule b, donc, à la même énergie, sa vitesse est nettement inférieure à celle de la particule b.

Les particules alpha émises lors de la désintégration radioactive ont une vitesse d'environ 20 000 km/s, tandis que la vitesse des particules bêta est proche de la vitesse de la lumière et s'élève à 200...270 000 km/s. Évidemment, plus la vitesse d'une particule est faible, plus la probabilité de son interaction avec les atomes du milieu est grande et, par conséquent, plus la perte d'énergie par unité de trajet dans le milieu est grande - ce qui signifie moins de kilométrage. De la table 5.1, il s'ensuit que la gamme des particules a dans le tissu musculaire est 1000 fois inférieure à la gamme des particules bêta de même énergie.

Lorsque les rayonnements ionisants traversent les organismes vivants, ils transfèrent leur énergie de manière inégale aux tissus et cellules biologiques. De ce fait, malgré la faible quantité d’énergie absorbée par les tissus, certaines cellules de la matière vivante vont être considérablement endommagées. L'effet total des rayonnements ionisants localisés dans les cellules et les tissus est présenté dans le tableau. 5.2.

Tableau 5.2. Effets biologiques des rayonnements ionisants

Les changements chimiques primaires par rayonnement dans les molécules peuvent être basés sur deux mécanismes : 1) l'action directe, lorsqu'une molécule donnée subit des changements (ionisation, excitation) directement lors de l'interaction avec le rayonnement ; 2) action indirecte, lorsqu'une molécule n'absorbe pas directement l'énergie des rayonnements ionisants, mais la reçoit par transfert d'une autre molécule.

On sait que dans les tissus biologiques, 60 à 70 % de la masse est constituée d'eau. Considérons donc la différence entre les effets directs et indirects du rayonnement en utilisant l'exemple de l'irradiation de l'eau.

Supposons qu'une molécule d'eau soit ionisée par une particule chargée, lui faisant perdre un électron :

H2O -> H20+e - .

Une molécule d’eau ionisée réagit avec une autre molécule d’eau neutre pour former le radical hydroxyle hautement réactif OH :

H2O+H2O -> H3O+ + OH*.

L'électron éjecté transfère également très rapidement de l'énergie aux molécules d'eau environnantes, ce qui donne lieu à une molécule d'eau hautement excitée H2O*, qui se dissocie pour former deux radicaux, H* et OH* :

H2O+e- -> H2O*H’ + OH’.

Les radicaux libres contiennent des électrons non appariés et sont extrêmement réactifs. Leur durée de vie dans l'eau ne dépasse pas 10 à 5 s. Pendant ce temps, soit ils se recombinent entre eux, soit ils réagissent avec le substrat dissous.

En présence d'oxygène dissous dans l'eau, d'autres produits de radiolyse se forment également : hydroperoxyde radicalaire HO2, peroxyde d'hydrogène H2O2 et oxygène atomique :

H*+ O2 -> HO2 ;
HO*2 + HO2 -> H2O2 +20.

Dans la cellule d'un organisme vivant, la situation est beaucoup plus complexe que lorsque l'eau est irradiée, surtout si la substance absorbante est constituée de grosses molécules biologiques à plusieurs composants. Dans ce cas, il se forme des radicaux organiques D*, qui se caractérisent également par une réactivité extrêmement élevée. Ayant une grande quantité d’énergie, ils peuvent facilement conduire à la rupture des liaisons chimiques. C'est ce processus qui se produit le plus souvent dans l'intervalle entre la formation des paires d'ions et la formation des produits chimiques finaux.

De plus, l'effet biologique est renforcé par l'influence de l'oxygène. Le produit hautement réactif DO2* (D* + O2 -> DO2*) formé suite à l'interaction d'un radical libre avec l'oxygène conduit à la formation de nouvelles molécules dans le système irradié.

Les radicaux libres et les molécules oxydantes résultant du processus de radiolyse de l'eau, ayant une activité chimique élevée, entrent dans des réactions chimiques avec des molécules de protéines, des enzymes et d'autres éléments structurels des tissus biologiques, ce qui entraîne des modifications des processus biologiques dans le corps. En conséquence, les processus métaboliques sont perturbés, l'activité des systèmes enzymatiques est supprimée, la croissance des tissus ralentit et s'arrête et de nouveaux composés chimiques apparaissent qui ne sont pas caractéristiques du corps - les toxines. Cela conduit à une perturbation des fonctions vitales des systèmes individuels ou du corps dans son ensemble.

Les réactions chimiques induites par les radicaux libres impliquent plusieurs centaines, voire milliers de molécules non affectées par les radiations. C'est la spécificité de l'action des rayonnements ionisants sur les objets biologiques. Aucun autre type d'énergie (thermique, électrique, etc.), absorbée par un objet biologique dans la même quantité, n'entraîne de tels changements que provoquent les rayonnements ionisants.

Les effets indésirables des rayonnements sur le corps humain sont classiquement divisés en somatiques (soma - « corps » en grec) et génétiques (héréditaires).

Les effets somatiques se manifestent directement chez la personne irradiée, et les effets génétiques chez sa progéniture.

Au cours des dernières décennies, l'homme a créé un grand nombre de radionucléides artificiels, dont l'utilisation constitue une charge supplémentaire pour le fond de rayonnement naturel de la Terre et augmente la dose de rayonnement reçue par l'homme. Mais, destinés exclusivement à des usages pacifiques, les rayonnements ionisants sont utiles à l’homme, et il est aujourd’hui difficile d’identifier un domaine de connaissance ou d’économie nationale qui n’utilise pas de radionucléides ou d’autres sources de rayonnements ionisants. Au début du XXIe siècle, « l’atome pacifique » avait trouvé son application dans la médecine, l’industrie, l’agriculture, la microbiologie, l’énergie, l’exploration spatiale et d’autres domaines.

Types de rayonnement et interaction des rayonnements ionisants avec la matière

L'utilisation de l'énergie nucléaire est devenue une nécessité vitale pour l'existence de la civilisation moderne et, en même temps, une énorme responsabilité, car cette source d'énergie doit être utilisée de la manière la plus rationnelle et la plus prudente possible.

Caractéristique utile des radionucléides

Grâce à la désintégration radioactive, un radionucléide « donne un signal », déterminant ainsi sa localisation. À l’aide d’instruments spéciaux qui détectent le signal de la désintégration même d’atomes uniques, les scientifiques ont appris à utiliser ces substances comme indicateurs pour aider à étudier une grande variété de processus chimiques et biologiques se déroulant dans les tissus et les cellules.

Types de sources artificielles de rayonnements ionisants

Toutes les sources artificielles de rayonnements ionisants peuvent être divisées en deux types.

• Médical - utilisé à la fois pour diagnostiquer des maladies (par exemple, appareils à rayons X et fluorographiques) et pour effectuer des procédures radiothérapeutiques (par exemple, unités de radiothérapie pour le traitement du cancer). Les sources médicales d’IA comprennent également les produits radiopharmaceutiques (isotopes radioactifs ou leurs composés avec diverses substances inorganiques ou organiques), qui peuvent être utilisés à la fois pour diagnostiquer des maladies et pour leur traitement.
• Industriels – radionucléides et générateurs produits par l’homme :
  • dans l'énergie (réacteurs de centrales nucléaires) ;
  • en agriculture (pour l'élevage et la recherche sur l'efficacité des engrais)
  • dans le secteur de la défense (combustible pour navires à propulsion nucléaire) ;
  • dans le bâtiment (contrôles non destructifs des structures métalliques).

Selon des données statiques, le volume de production de produits radionucléides sur le marché mondial en 2011 s'élevait à 12 milliards de dollars, et d'ici 2030, ce chiffre devrait être multiplié par six.

Pour ceux qui débutent en physique ou qui commencent tout juste à l’étudier, la question de savoir ce qu’est le rayonnement est une question difficile. Mais nous sommes confrontés presque quotidiennement à ce phénomène physique. En termes simples, le rayonnement est le processus de propagation de l'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques et de particules, ou en d'autres termes, ce sont des ondes d'énergie qui se propagent.

Source de rayonnement et ses types

La source des ondes électromagnétiques peut être artificielle ou naturelle. Par exemple, le rayonnement artificiel comprend les rayons X.

Vous pouvez ressentir le rayonnement sans même quitter votre maison : il vous suffit de passer la main au-dessus d'une bougie allumée et vous ressentirez immédiatement le rayonnement de la chaleur. On peut l’appeler thermique, mais il existe en physique plusieurs autres types de rayonnement. En voici quelques uns:

• Le rayonnement ultraviolet est un rayonnement qu'une personne peut ressentir lorsqu'elle prend un bain de soleil.
• Les rayons X ont les longueurs d'onde les plus courtes, appelées rayons X.
• Même les humains peuvent voir les rayons infrarouges ; un exemple en est un laser ordinaire pour enfants. Ce type de rayonnement se forme lorsque les émissions radio micro-ondes et la lumière visible coïncident. Le rayonnement infrarouge est souvent utilisé en physiothérapie.
• Le rayonnement radioactif est produit lors de la désintégration d’éléments radioactifs chimiques. Vous pouvez en savoir plus sur les rayonnements dans l'article.
• Le rayonnement optique n’est rien d’autre qu’un rayonnement lumineux, la lumière au sens large du terme.
• Le rayonnement gamma est un type de rayonnement électromagnétique à courte longueur d’onde. Utilisé, par exemple, en radiothérapie.

Les scientifiques savent depuis longtemps que certains rayonnements ont un effet néfaste sur le corps humain. L’intensité de cette influence dépend de la durée et de la puissance du rayonnement. Si vous vous exposez longtemps aux radiations, cela peut entraîner des changements au niveau cellulaire. Tous les équipements électroniques qui nous entourent, que ce soit un téléphone portable, un ordinateur ou un four à micro-ondes, tout cela a un impact sur la santé. Par conséquent, vous devez faire attention à ne pas vous exposer à des radiations inutiles.