dozymetria

Dozymetria - dział fizyki technicznej zajmujący się oddziaływaniem promieniowania jonizującego z materią; głównymi zadaniami dozymetrii jest określanie dawek promieniowania i pomiary skażeń.

Ochrona radiologiczna - wszystkie działania zmierzające do zapobiegania narażeniu ludzi i środowiska na promieniowanie jonizujące; ochrona obejmuje tylko te źródła, które „poddają się” regulacji, nie można bowiem w żaden sposób ograniczyć wpływu promieniowania jonizującego od takich źródeł jak np. kosmos; można natomiast i w ramach ochrony radiologicznej bezwzględnie należy monitorować oraz sprawować nadzór nad eksploatacją urządzeń i obiektów jądrowych oraz nadzorować gospodarkę odpadami promieniotwórczymi.

Podstawą promieniowania jonizującego jest atom

W skład każdego atomu wchodzi centralnie położone jądro (nucleus) oraz znajdujące się w chmurze elektronowej elektrony. Składnikami jądra natomiast są nukleony czyli protony i neutrony.

Liczba protonów, równa jest liczbie elektronów i jest to tzw. liczba atomowa.

Liczba protonów i neutronów nazywana jest liczbą masową

Ponieważ masa elektronu jest w porównaniu z masą protonu i neutronu jest ok. 1840 razy mniejsza, dlatego przyjmuje się, że całą masę atomu stanowi masa jądra.

Ładunek elektronu (-) jest co do wartości równy ładunkowi protonu (+), dzięki równej liczbie obu cząsteczek w atomie jest on elektrycznie obojętny.

Elektrony „obiegają” jądro atomu po orbitach. Ruch wokół jądra odbywa się dzięki sile wzajemnego oddziaływania elektrycznego protonów i elektronów.

Do ruchu każdego ciała po okręgu potrzebna jest siła dośrodkowa a źródłem tej siły w atomie jest elektryczne oddziaływanie protonów i elektronów - przyciągających się ze względu na posiadanie odmiennych ładunków elektrycznych.

Prędkość poruszania się elektronów wokół jądra jest uzależniona od orbity po której się poruszają. Największą prędkość mają elektrony na orbicie 1 - najbliżej jądra (tam też wartość działających sił „coulombowskich” jest największa).

Na kolejnych orbitach (2, 3) elektrony osiągają mniejszą prędkość i jednocześnie maleje wartość działania sił dośrodkowych.

Zgodnie z zasadami fizyki jądrowej, prędkość elektronu na n-tej orbicie jest n razy mniejsza niż prędkość na pierwszej orbicie np. prędkość poruszania się 18 elektronów po 3-ej orbicie jest 3 razy mniejsza od prędkości 2 elektronów na orbicie 1-szej.

Prędkość elektronu na 1 orbicie wynosi 2180 km/s.

Emisja - elektron, przechodząc z poziomu energetycznego (orbity) wyższego na niższy, oddaje nadmiar energii w postaci kwantu promieniowania elektromagnetycznego.

Pochłanianie - elektron, przechodząc z poziomu energetycznego (orbity) niższego na wyższy, pochłania energię z zewnątrz (II postulat Bohra).

W stanie stacjonarnym (elektron nie zmienia poziomu energetycznego) atom nie może emitować i pochłaniać energii (I postulat Bohra).

Stabilność jądra atomowego

Gwarantowana jest przez silne oddziaływania jądrowe.

Charakterystyka silnych oddziaływań jądrowych (sił jądrowych):

-        siły przeciwstawiające się siłom odpychania elektrostatycznego (Coulomba) pomiędzy cząsteczkami o tym samym ładunku elektrycznym

-        nie występują w „makroświecie” - wyłącznie w jądrach atomów

-        najmocniejsze ze wszystkich znanych sił: 137 razy większe od sił elektrostatycznych i ponad 1040 razy od sił grawitacyjnych

-        najmniejszy ze znanych zasięg oddziaływań: zaledwie jedna trylionowa część milimetra (0,000000000000001)

-        cechuje je niezależność ładunkowa, czyli występują zarówno pomiędzy samymi protonami, samymi neutronami, jak i pomiędzy protonem i neutronem

Siły jądrowe działają wyłącznie pomiędzy nukleonami znajdującymi się w „najbliższym sąsiedztwie”. Przy wzroście ilości nukleonów w jądrze powyżej pewnej granicy siły jądrowe słabną (ilość „najbliższych sąsiadów” jest ograniczona), wzrasta natomiast wartość sił odpychających (Coulombowskich) związana z ładunkami jednoimiennymi.

Jądro takie przestaje być stabilne i ulega samoczynnemu rozpadowi promieniotwórczemu.

Nuklid - atom danego pierwiastka o ściśle określonej liczbie protonów i neutronów w jądrze.

Nuklid o tej samej liczbie neutronów to izoton.

Nuklid o różnej liczbie neutronów to izotop.

^A_ZX_N

X - symbol pierwiastka

A - liczba masowa

Z - liczba atomowa

N - liczba neutronowa

Izotopy wodoru

¹₁H                  Prot - jeden proton (stabilny)

²₁H                              Deuter - jeden proton oraz jeden neutron (stabilny); woda zawierająca atomy deuteru to tzw. „ciężka woda” (HDO lubD₂O zamiast H₂O) wykorzystywana w reaktorach jądrowych

³₁H                  Tryt - jeden proton oraz dwa neutrony (niestabilny, czyli radioaktywny); źródło promieniowania β, w naturze w wyniku reakcji jądrowych zachodzących w atmosferze.

Rodzaje promieniowania:

·         fale radiowe

·         mikrofale

·         promieniowanie podczerwone (IR)

·         promieniowanie widzialne

·         promieniowanie ultrafioletowe (UV)

·         promieniowanie jonizujące

-        promieniowanie rentgenowskie (X)

-        promieniowanie gamma (g)

-        promieniowanie beta (β)

-        promieniowanie alfa (α)

Promieniowanie jonizujące - każdy rodzaj promieniowania wywołujący oderwanie co najmniej jednego elektronu od atomu lub wybicie go ze struktury krystalicznej cząsteczki (ułożenie atomów w cząsteczce w sposób uporządkowany - symetria) jak również emisja cząstek z jądra atomu powodująca przekazanie energii na odległość.

W zależności od tego czy nośnikiem energii jest cząstka materialna czy fala elektromagnetyczna wyróżniamy:

-        promieniowanie korpuskularne (cząstkowe) - alfa, beta lub neutronowe

-        promieniowanie elektromagnetyczne (falowe) - gamma lub rentgenowskie

Substancje emitujące promieniowanie jonizujące nazywamy promieniotwórczymi lub radioaktywnymi.