Альфа-, гамма-, бета-излучения. Свойства частиц альфа, гамма, бета

Что такое радионуклид? Не нужно пугаться этого слова: оно обозначает попросту радиоактивные изотопы. Иногда в речи можно услышать слова «радионуклеид», или еще менее литературный вариант – «радионуклеотид». Правильный термин - именно радионуклид. Но что такое радиоактивный распад? Каковы свойства разных видов излучения и чем они отличаются? Обо всем - по порядку.

Определения в радиологии

С тех времен, когда произошел взрыв первой атомной бомбы, многие понятия из радиологии претерпели изменения. Вместо фразы «атомный котел» принято говорить «атомный реактор». Вместо словосочетания «радиоактивные лучи» пользуются выражением «ионизирующие излучения». Словосочетание «радиоактивный изотоп» заменено на «радионуклид».

Долгоживущие и короткоживущие радионуклиды

Альфа-, бета- и гамма-излучения сопровождают процесс распада атомного ядра. Что такое период полураспада? Ядра радионуклидов не являются стабильными – этим они и отличаются от других устойчивых изотопов. В определенный момент запускается процесс радиоактивного распада. Радионуклиды при этом превращаются в другие изотопы, в процессе чего испускаются альфа-, бета- и гамма-лучи. Радионуклиды имеют разный уровень нестабильности – некоторые из них распадаются в течение сотен, миллионов и даже миллиардов лет. К примеру, все изотопы урана, которые встречаются в природе, являются долгоживущими. Есть и такие радионуклиды, которые распадаются в течение секунд, дней, месяцев. Они зовутся короткоживущими.

Выброс альфа-, бета- и гамма-частиц сопровождает не любой распад. Но на самом деле радиоактивный распад сопровождается только выбросом альфа- или бета-частиц. В некоторых случаях этот процесс происходит в сопровождении гамма-лучей. Чистое гамма-излучение в природе не встречается. Чем больше скорость распада радионуклида, тем выше его уровень радиоактивности. Некоторые считают, что в природе существует альфа-, бета-, гамма- и дельта-распад. Это неверно. Дельта-распада не существует.

Единицы измерения радиоактивности

Однако в чем измеряется эта величина? Измерение радиоактивности позволяет выразить интенсивность распада в цифрах. Единица измерения активности радионуклида – беккерель. 1 беккерель (Бк) означает, что 1 распад происходит в 1 сек. Когда-то для этих измерений использовалась гораздо более крупная единица измерения – кюри (Ки): 1 кюри = 37 млрд беккерелей.

Естественно, сопоставлять необходимо одинаковые массы вещества, например 1 мг урана и 1 мг тория. Активность взятой единицы массы радионуклида называется удельной активностью. Чем больше период полураспада, тем меньше удельная радиоактивность.

Какие радионуклиды представляют собой большую опасность?

Это достаточно провокационный вопрос. С одной стороны, более опасными являются короткоживущие, ведь они более активны. Но ведь после их распада сама проблема радиации теряет актуальность, в то время как долгоживущие представляют опасность в течение многих лет.

Удельную активность радионуклидов можно сравнить с оружием. Какое оружие будет более опасным: то, что делает пятьдесят выстрелов за минуту, или то, что стреляет один раз в полчаса? На этот вопрос ответить нельзя – все зависит от того, каков калибр оружия, чем оно заряжено, долетит ли пуля до цели, каким будет повреждение.

Различия между видами излучений

Альфа-, гамма- и бета-типы излучений можно отнести к «калибру» оружия. У этих излучений есть и общее, и различия. Главное общее свойство – все из них относят к опасным ионизирующим излучениям. Что означает это определение? Энергия ионизирующих излучений обладает чрезвычайной мощностью. Попадая в другой атом, они выбивают с его орбиты электрон. Когда происходит испускание частицы, меняется заряд ядра – при этом образуется новое вещество.

Природа альфа-лучей

А общее между ними заключается в том, что гамма-, бета- и альфа-излучения имеют похожую природу. Самыми первыми были открыты альфа-лучи. Они образовывались при распаде тяжелых металлов – урана, тория, радона. Уже после того как произошло открытие альфа-лучей, была выяснена их природа. Они оказались летящими с огромной скоростью ядрами гелия. Иными словами, это тяжелые «наборы» из 2 протонов и 2 нейтронов, имеющие положительный заряд. В воздухе альфа-лучи проходят совсем небольшое расстояние – не более нескольких сантиметров. Бумага или, к примеру, эпидермис полностью останавливают это излучение.

Бета-излучение

Бета-частицы, открытые следующими, оказались обычными электронами, однако обладающими огромной скоростью. Они намного меньше, чем альфа-частицы, а также обладают меньшим электрическим зарядом. Бета-частицы лекго проникают внутрь различных материалов. В воздухе они преодолевают расстояние до нескольких метров. Задержать их могут следующие материалы: одежда, стекло, тонкий металлический лист.

Свойства гамма-лучей

Этот вид излучения имеет ту же природу, что и ультрафиолетовое излучение, инфракрасные лучи или радиоволны. Гамма-лучи представляют собой фотонное излучение. Однако с чрезвычайно высокой скоростью фотонов. Этот тип излучения очень быстро проникает сквозь материалы. Чтобы задержать его, обычно используют свинец и бетон. Гамма-лучи способны преодолевать тысячи километров.

Миф об опасности

Сравнивая альфа-, гамма- и бета-излучение, люди обычно считают гамма-лучи наиболее опасными. Ведь они образуются при ядерных взрывах, преодолевают сотни километров и вызывают лучевую болезнь. Все это верно, однако не имеет непосредственного отношения к опасности лучей. Так как в этом случае говорят именно об их проникающей способности. Конечно, альфа-, бета- и гамма-лучи различаются в этом отношении. Однако опасность оценивается не проникающей способностью, а поглощенной дозой. Этот показатель высчитывается в джоулях на килограмм (Дж/кг).

Таким образом, доза поглощенного излучения измеряется дробью. В ее числителе находится не количество альфа-, гамма- и бета-частиц, а именно энергия. К примеру, гамма-излучение может быть жестким и мягким. Последнее обладает меньшей энергией. Продолжая аналогию с оружием, можно сказать: значение имеет не только калибр пули, важно и то, из чего производится выстрел – из рогатки или из дробовика.