Резюме: във физиката явлението радиоактивност. Значението му в науката, техниката, медицината

В най-широкия смисъл на думата, радиация(на латински „сияние“, „излъчване“) е процесът на разпространение на енергия в пространството под формата на различни вълни и частици. Те включват: инфрачервено (топлинно), ултравиолетово, видимо светлинно лъчение, както и различни видове йонизиращо лъчение. Най-голям интерес от гледна точка на здравето и безопасността на живота представляват йонизиращите лъчения, т.е. видове радиация, които могат да причинят йонизация на веществото, върху което влияят. По-специално, в живите клетки йонизиращото лъчение причинява образуването на свободни радикали, чието натрупване води до разрушаване на протеини, смърт или дегенерация на клетки и в крайна сметка може да причини смъртта на макроорганизъм (животни, растения, хора). Ето защо в повечето случаи терминът радиация обикновено означава йонизиращо лъчение. Също така си струва да разберете разликите между термини като радиация и радиоактивност. Ако първото може да се приложи към йонизиращо лъчение, разположено в свободно пространство, което ще съществува, докато не бъде погълнато от някакъв обект (вещество), тогава радиоактивността е способността на веществата и предметите да излъчват йонизиращо лъчение, т.е. бъде източник на радиация. В зависимост от естеството на обекта и неговия произход термините се разделят: естествена радиоактивност и изкуствена радиоактивност. Естествена радиоактивностпридружава спонтанния разпад на ядрата на материята в природата и е характерен за „тежките“ елементи на периодичната таблица (с пореден номер над 82). Изкуствена радиоактивностсе инициира от човек целенасочено с помощта на различни ядрени реакции. Освен това си струва да се подчертае т.нар "индуцирана" радиоактивност, когато някакво вещество, предмет или дори организъм, след силно излагане на йонизиращо лъчение, сам се превръща в източник на опасна радиация поради дестабилизацията на атомните ядра. Мощен източник на радиация, опасен за живота и здравето на хората, може да бъде всяко радиоактивно вещество или предмет. За разлика от много други видове опасност, радиацията е невидима без специално оборудване, което я прави още по-страшна. Причината за радиоактивността на дадено вещество са нестабилните ядра, които са част от атомите, които по време на разпада се отделят в заобикаляща среданевидимо лъчение или частици. В зависимост от различни свойства (състав, проникваща способност, енергия) днес се разграничават много видове йонизиращи лъчения, от които най-значимите и широко разпространени са: . Алфа радиация. Източникът на радиация в него са частици с положителен заряд и относително голямо тегло. Алфа частиците (2 протона + 2 неутрона) са доста обемисти и следователно лесно се забавят дори от незначителни препятствия: дрехи, тапети, завеси на прозорци и др. Дори ако алфа радиацията удари гол човек, няма от какво да се притеснявате, тя няма да премине отвъд повърхностните слоеве на кожата. Въпреки това, въпреки ниската си проникваща способност, алфа лъчението има мощна йонизация, което е особено опасно, ако веществата, които генерират алфа частици, навлизат директно в човешкото тяло, например в белите дробове или храносмилателния тракт. . Бета радиация. Това е поток от заредени частици (позитрони или електрони). Такова лъчение има по-голяма проникваща способност от алфа частиците, може да бъде блокирано от дървена врата, стъкло на прозорец, каросерия на автомобил и др. Опасно е за хората при излагане на незащитена кожа, както и при поглъщане на радиоактивни вещества. . Гама радиацияи близко до него рентгеново лъчение. Друг вид йонизиращо лъчение, което е свързано със светлинния поток, но с по-добра способност да прониква в околните обекти. По своята същност това е високоенергийно късовълново електромагнитно излъчване. За да се забави гама-лъчението, в някои случаи може да е необходима стена от няколко метра олово или няколко десетки метра плътен стоманобетон. За хората такова лъчение е най-опасно. Основният източник на този вид радиация в природата е Слънцето, но смъртоносните лъчи не достигат до хората поради защитния слой на атмосферата.

Схема на генериране на радиация различни видове Естествена радиация и радиоактивностВ нашата среда, независимо дали е градска или селска, има естествени източници на радиация. По правило естественото йонизиращо лъчение рядко представлява опасност за хората, стойностите му обикновено са в допустими граници. Почвата, водата, атмосферата, някои храни и неща и много космически обекти имат естествена радиоактивност. Основният източник на естествена радиация в много случаи е радиацията на Слънцето и енергията на разпад на определени елементи от земната кора. Дори самите хора имат естествена радиоактивност. В тялото на всеки от нас има вещества като рубидий-87 и калий-40, които създават персонален радиационен фон. Източникът на радиация може да бъде сграда, строителни материали или битови предмети, които съдържат вещества с нестабилни атомни ядра. Заслужава да се отбележи, че естественото ниво на радиация не е еднакво навсякъде. Така в някои градове, разположени високо в планините, нивото на радиация надвишава това на височината на световния океан почти пет пъти. Има и зони от земната повърхност, където радиацията е значително по-висока поради разположението на радиоактивни вещества в недрата на земята. Изкуствена радиация и радиоактивностЗа разлика от естествената, изкуствената радиоактивност е следствие от човешката дейност. Източници на изкуствена радиация са: атомни електроцентрали, военно и гражданско оборудване, използващо ядрени реактори, минни обекти с нестабилни атомни ядра, зони за ядрени опити, гробища и места за изтичане на ядрено гориво, гробища за ядрени отпадъци, известно диагностично и терапевтично оборудване, както и радиоактивни изотопи в медицината.
Как да открием радиация и радиоактивност?Единственият достъпен за обикновен човекНачин за определяне на нивото на радиация и радиоактивност е използването на специален уред - дозиметър (радиометър). Принципът на измерване е да се регистрира и оцени броят на радиационните частици с помощта на брояч на Geiger-Muller. Персонален дозиметър Никой не е имунизиран от въздействието на радиацията. За съжаление всеки предмет около нас може да бъде източник на смъртоносна радиация: пари, храна, инструменти, строителни материали, дрехи, мебели, транспорт, земя, вода и др. В умерени дози тялото ни е в състояние да издържи на въздействието на радиацията без вредни последици, но днес рядко някой обръща достатъчно внимание на радиационната безопасност, като ежедневно излага себе си и семейството си на смъртен риск. Колко опасна е радиацията за хората?Както е известно, въздействието на радиацията върху човешкото или животинското тяло може да бъде два вида: отвътре и отвън. Никой от тях не добавя здраве. Освен това науката знае, че вътрешното въздействие на радиационните вещества е по-опасно от външното. Най-често радиационните вещества попадат в тялото ни заедно със замърсената вода и храна. За да се избегне вътрешно облъчване с радиация, е достатъчно да се знае кои храни са нейният източник. Но с външно облъчване всичко е малко по-различно. Източници на радиацияРадиационният фон се класифицира в естествени и създадени от човека. Почти невъзможно е да се избегне естествената радиация на нашата планета, тъй като нейните източници са Слънцето и подпочвеният газ радон. Този вид радиация практически няма ефект отрицателно въздействиевърху тялото на хората и животните, тъй като на повърхността на Земята нивото му е в рамките на ПДК. Вярно е, че в космоса или дори на надморска височина от 10 км на борда на самолет слънчевата радиация може да представлява реална опасност. Така радиацията и хората са в постоянно взаимодействие. С изкуствените източници на радиация всичко е двусмислено. В някои области на промишлеността и минното дело работниците носят специално защитно облекло срещу излагане на радиация. Нивото на фоновата радиация в такива съоръжения може да бъде много по-високо от допустимите норми.
Живее в модерен свят, важно е да знаете какво е радиация и как тя влияе върху хората, животните и растителността. Степента на излагане на радиация върху човешкото тяло обикновено се измерва в Сивертах(съкратено като Sv, 1 Sv = 1000 mSv = 1 000 000 µSv). Това става с помощта на специални уреди за измерване на радиация – дозиметри. Под въздействието на естествената радиация всеки от нас е изложен на 2,4 mSv годишно и не усещаме това, тъй като този показател е абсолютно безопасен за здравето. Но при високи дози радиация последствията за човешкото или животинското тяло могат да бъдат най-тежки. Сред известните заболявания, които възникват в резултат на облъчване на човешкото тяло, са левкемия, лъчева болест с всички произтичащи от това последствия, всички видове тумори, катаракта, инфекции и безплодие. И при силно излагане радиацията може дори да причини изгаряния! Приблизителната картина на ефектите от радиацията в различни дози е следната: . при доза на ефективно облъчване на тялото от 1 Sv, съставът на кръвта се влошава; . при доза на ефективно облъчване на тялото от 2-5 Sv се появяват плешивост и левкемия (т.нар. „лъчева болест“); . При ефективна доза облъчване на тялото от 3 Sv, около 50 процента от хората умират в рамките на един месец. Тоест радиацията при определено ниво на облъчване представлява изключително сериозна опасност за всички живи същества. Много се говори и за факта, че излагането на радиация води до мутация на генно ниво. Някои учени смятат, че радиацията е основната причина за мутациите, докато други твърдят, че генната трансформация изобщо не е свързана с излагане на йонизиращо лъчение. Във всеки случай въпросът за мутагенния ефект на радиацията остава открит. Но има много примери за радиация, причиняваща безплодие. Радиацията заразна ли е?Опасен ли е контактът с облъчени хора? Противно на това, което много хора вярват, радиацията не е заразна. Можете да общувате с пациенти, страдащи от лъчева болест и други заболявания, причинени от излагане на радиация, без лични предпазни средства. Но само ако не са влезли в пряк контакт с радиоактивни вещества и самите те не са източници на радиация! За кого радиацията е най-опасна?Радиацията има най-голямо въздействие върху младото поколение, тоест върху децата. Научно това се обяснява с факта, че йонизиращото лъчение има по-силен ефект върху клетките, които са в етап на растеж и делене. Възрастните са много по-малко засегнати, тъй като деленето на клетките им се забавя или спира. Но бременните жени трябва да се пазят от радиация на всяка цена! На сцената вътрематочно развитиеКлетките на растящия организъм са особено чувствителни към радиация, така че дори лекото и краткотрайно излагане на радиация може да има изключително негативно въздействие върху развитието на плода. Как да разпознаем радиацията?Почти невъзможно е да се открие радиация без специални инструменти, преди да се появят здравословни проблеми. Това е основната опасност от радиацията – тя е невидима! Модерен пазарстоките (хранителни и нехранителни) се контролират от специални служби, които проверяват съответствието на продукта с установените стандарти за радиационно лъчение. Въпреки това, възможността за закупуване на артикул или дори хранителен продукт, чийто радиационен фон не отговаря на стандартите, все още съществува. Обикновено такива стоки се донасят незаконно от замърсени райони. Искате ли да храните детето си с храни, съдържащи радиационни вещества? Очевидно не. След това купувайте продукти само на надеждни места. Още по-добре купете устройство, което измерва радиацията и го използвайте за вашето здраве!
Как да се справим с радиацията?Най-простият и очевиден отговор на въпроса „Как да премахнем радиацията от тялото?“ е следният: отидете на фитнес! Физическата активност води до повишено изпотяване, а заедно с потта се отделят и радиационни вещества. Можете също така да намалите ефекта на радиацията върху човешкото тяло, като посетите сауна. Има почти същия ефект като физическата активност – води до повишено отделяне на пот. Използването на радиация може също да намали въздействието на радиацията върху човешкото здраве. свежи зеленчуци, плодове. Трябва да знаете, че днес все още не е измислено идеално средство за защита от радиация. Най-простият и ефективен методЗащитете се от негативните ефекти на смъртоносните лъчи – стойте далеч от източника им. Ако знаете всичко за радиацията и знаете как да използвате правилно инструментите за измерването й, можете почти напълно да избегнете нейните отрицателни ефекти. Какъв може да е източникът на радиация?Вече казахме, че е почти невъзможно напълно да се предпазите от въздействието на радиацията върху нашата планета. Всеки от нас е постоянно изложен на радиоактивно лъчение, естествено и причинено от човека. Източникът на радиация може да бъде всичко - от на пръв поглед безобидна детска играчка до близко предприятие. Тези предмети обаче могат да се считат за временни източници на радиация, от които можете да се предпазите. В допълнение към тях има и общ радиационен фон, създаден от няколко източника, които ни заобикалят. Фоновата йонизираща радиация може да бъде създадена от газообразни, твърди и течни вещества за различни цели. Например, най-разпространеният газообразен източник на естествена радиация е газът радон. Постоянно се отделя в малки количества от недрата на Земята и се натрупва в мазета, низини, на долните етажи на помещения и др. Дори стените на помещенията не могат напълно да предпазят от радиоактивен газ. Освен това в някои случаи самите стени на сградите могат да бъдат източник на радиация. Радиационни условия на закритоРадиацията в помещенията, създадена от строителните материали, от които са изградени стените, може да представлява сериозна заплаха за живота и здравето на хората. За оценка на качеството на помещенията и сградите от гледна точка на радиоактивност у нас са организирани специални служби. Тяхната задача е периодично да измерват нивото на радиация в домовете и обществените сгради и да сравняват получените резултати със съществуващите стандарти. Ако нивото на радиация от строителни материали в помещението е в рамките на тези стандарти, тогава комисията одобрява по-нататъшната му работа. В противен случай може да се наложи ремонт на сградата, а в някои случаи и разрушаване с последващо изхвърляне на строителни материали. Трябва да се отбележи, че почти всяка структура създава определен радиационен фон. Освен това, колкото по-стара е сградата, толкова по-високо е нивото на радиация в нея. С оглед на това при измерване нивото на радиация в една сграда се отчита и нейната възраст.
Предприятията са създадени от човека източници на радиация Битова радиацияИма категория битови предмети, които излъчват радиация, макар и в допустими граници. Това е например часовник или компас, чиито стрелки са покрити с радиеви соли, поради което светят в тъмното (фосфорно сияние, познато на всички). Също така можем да кажем с увереност, че има радиация в стаята, в която е инсталиран телевизор или монитор, базиран на конвенционален CRT. За целите на експеримента експертите донесоха дозиметъра на компас с фосфорни стрелки. Получихме леко превишаване на общия фон, макар и в рамките на нормалното.
Радиация и медицинаЧовек е изложен на радиоактивно лъчение през всички етапи от живота си, работейки при индустриални предприятия, докато сте вкъщи и дори се лекувате. Класически пример за използване на радиация в медицината е FLG. Според действащите правила всеки е длъжен да се подлага на флуорография поне веднъж годишно. По време на тази процедура на изследване сме изложени на облъчване, но дозата на облъчване в такива случаи е в границите на безопасност.
Замърсени продуктиСмята се, че най опасен източникРадиацията, която може да се срещне в ежедневието, е храната, която е източник на радиация. Малко хора знаят откъде идват, например, картофи или други плодове и зеленчуци, които сега буквално запълват рафтовете на хранителните магазини. Но именно тези продукти могат да представляват сериозна заплаха за човешкото здраве, съдържащи в състава си радиоактивни изотопи. Радиационната храна има по-силен ефект върху тялото от другите източници на радиация, тъй като навлиза директно в него. По този начин повечето предмети и вещества излъчват определена доза радиация. Друго нещо е каква е величината на тази доза радиация: опасна ли е за здравето или не. Можете да оцените опасността от определени вещества от гледна точка на радиацията с помощта на дозиметър. Както е известно, в малки дози радиацията практически няма ефект върху здравето. Всичко, което ни заобикаля, създава естествен радиационен фон: растения, земя, вода, почва, слънчеви лъчи. Но това не означава, че човек изобщо не трябва да се страхува от йонизиращото лъчение. Радиацията е безопасна само когато е нормална. И така, какви стандарти се считат за безопасни? Общи норми за радиационна безопасност на помещениятаПомещенията от гледна точка на фоновата радиация се считат за безопасни, ако съдържанието на частици торий и радон в тях не надвишава 100 Bq на кубичен метър. Освен това радиационната безопасност може да се оцени по разликата в ефективната доза облъчване на закрито и на открито. Не трябва да надвишава 0,3 μSv на час. Всеки може да извърши такива измервания - достатъчно е да си купите личен дозиметър. Нивото на фоновата радиация в помещенията се влияе до голяма степен от качеството на материалите, използвани при строителството и ремонта на сградите. Ето защо, преди извършване на строителни работи, специални санитарни служби извършват подходящи измервания на съдържанието на радионуклиди в строителните материали (например те определят специфичната ефективна активност на радионуклидите). В зависимост от това за каква категория обект е предназначен да се използва даден строителен материал, допустими стандарти за специфична дейностварират в доста широки граници: . За строителни материали, използвани в строителството на обществени и жилищни съоръжения ( I клас) ефективната специфична активност не трябва да надвишава 370 Bq/kg. . В строителни материали II класпромишлени, както и за изграждане на пътища в населените места, прагът на допустимата специфична активност на радионуклидите трябва да бъде 740 Bq/kg и по-ниски. . Пътища извън населените места, свързани с III кластрябва да бъдат изградени с материали, чиято специфична активност на радионуклидите не надвишава 1,5 kBq/kg. . За изграждане на обекти IV класмогат да се използват материали със специфична активност на радиационни компоненти не повече от 4 kBq/kg. Специалистите на обекта установиха, че днес строителни материали с по-високо съдържание на радионуклиди не са разрешени за употреба. Каква вода можете да пиете?Установени са и максимално допустими норми за съдържание на радионуклиди пия вода. Водата се допуска за пиене и готвене, ако специфичната активност на алфа радионуклидите в нея не надвишава 0,1 Bq/kg, а на бета радионуклидите - 1 Bq/kg. Стандарти за поглъщане на радиацияИзвестно е, че всеки обект е способен да абсорбира йонизиращо лъчение, когато се намира в зоната на въздействие на източник на радиация. Хората не са изключение - нашето тяло поглъща радиацията не по-зле от водата или земята. В съответствие с това са разработени стандарти за абсорбирани йонни частици за хора: . За общото население допустимата ефективна доза за година е 1 mSv (в съответствие с това се ограничава количеството и качеството на диагностичните медицински процедури, които имат радиационен ефект върху хората). . За персонала от група А средният показател може да бъде по-висок, но годишно не трябва да надвишава 20 mSv. . За работещия персонал от група Б допустимата ефективна годишна доза йонизиращо лъчение трябва да бъде средно не повече от 5 mSv. Съществуват и стандарти за еквивалентна доза радиация за година за отделни органи на човешкото тяло: очна леща (до 150 mSv), кожа (до 500 mSv), ръце, крака и др. Общи норми за радиацияЕстествената радиация не е стандартизирана, тъй като в зависимост от географското местоположение и времето този показател може да варира в много широк диапазон. Например, последните измервания на радиационния фон по улиците на руската столица показаха, че фоновото ниво тук варира от 8 до 12 микрорентгена на час. На планински върхове, където защитните свойства на атмосферата са по-ниски, отколкото в населените места, разположени по-близо до нивото на световния океан, показателите за йонизиращо лъчение могат да бъдат дори 5 пъти по-високи от московските стойности! Също така нивото на фоновата радиация може да бъде над средното на места, където въздухът е пренаситен с прах и пясък с високо съдържание на торий и уран. Можете да определите качеството на условията, в които живеете или тепърва ще живеете по отношение на радиационната безопасност, като използвате битов дозиметър-радиометър. Това малко устройство може да се захранва от батерии и ви позволява да оцените радиационната безопасност на строителни материали, торове и храни, което е важно в една вече лоша околна среда в света. Въпреки високата опасност, която представлява почти всеки източник на радиация, все още съществуват методи за защита от радиация. Всички методи за защита срещу излагане на радиация могат да бъдат разделени на три вида: време, разстояние и специални екрани. Защита на времетоЦелта на този метод на радиационна защита е да се сведе до минимум времето, прекарано в близост до източника на радиация. Колкото по-малко време човек е близо до източник на радиация, толкова по-малко вреда ще причини на здравето. Този методзащитата е използвана например по време на ликвидирането на аварията в атомната електроцентрала в Чернобил. Ликвидаторите на последствията от експлозия в атомна електроцентрала имаха само няколко минути да свършат работата си в засегнатия район и да се върнат на безопасна територия. Превишаването на времето доведе до повишаване на нивото на радиация и може да бъде началото на развитието на лъчева болест и други последствия, които радиацията може да причини. Защита от разстояниеАко откриете в близост до вас обект, който е източник на радиация - такъв, който може да представлява опасност за живота и здравето, трябва да се отдалечите от него на разстояние, където радиационният фон и радиацията са в допустими граници. Също така е възможно източникът на радиация да бъде премахнат на безопасно място или за погребение. Антирадиационни екрани и защитно облеклоВ някои ситуации е просто необходимо да се извършват всякакви дейности в зона с повишен радиационен фон. Пример за това е отстраняването на последствията от авария в атомни електроцентрали или работа в промишлени предприятия, където има източници на радиоактивно излъчване. Да бъдеш в такива зони без използване на лични предпазни средства е опасно не само за здравето, но и за живота. Специално за такива случаи е разработено лично оборудване за радиационна защита. Те са паравани, направени от блокиращи материали различни видоверадиация радиация и специално облекло. Защитен костюм срещу радиация От какво се правят продуктите за радиационна защита?Както знаете, радиацията се класифицира в няколко вида в зависимост от природата и заряда на радиационните частици. За да устоят на определени видове радиация, защитното оборудване срещу тях се прави от различни материали: . Защитете хората от радиация алфа, гумени ръкавици, хартиена „преграда“ или обикновен респиратор помагат.
. Ако замърсената зона е доминирана от бета радиация, тогава за да предпазите тялото от вредното му въздействие ще ви е необходим екран от стъкло, тънък алуминиев лист или материал като плексиглас. За защита от бета радиация на дихателната система вече не е достатъчен конвенционален респиратор. Тук ще ви трябва противогаз.
. Най-трудното нещо е да се предпазите от гама лъчение. Униформите, които имат екраниращ ефект от този вид радиация, са изработени от олово, чугун, стомана, волфрам и други метали с висока маса. Именно оловно облекло е използвано по време на работа в атомната електроцентрала в Чернобил след аварията.
. Всички видове бариери, изработени от полимери, полиетилен и дори вода, ефективно предпазват от вредни въздействия неутронни частици.
Хранителни добавки срещу радиацияМного често хранителните добавки се използват заедно със защитно облекло и щитове за осигуряване на защита срещу радиация. Те се приемат през устата преди или след влизане в зона с повишени нива на радиация и в много случаи могат да намалят токсичното въздействие на радионуклидите върху организма. Освен това някои храни могат да намалят вредното въздействие на йонизиращото лъчение. Eleutherococcus намалява ефекта на радиацията върху тялото 1) Хранителни продукти, които намаляват ефекта на радиацията. Дори ядки бял хляб, пшеница, репички са в състояние леко да намалят последиците от излагането на радиация върху хората. Факт е, че те съдържат селен, който предотвратява образуването на тумори, които могат да бъдат причинени от излагане на радиация. Биодобавките на базата на водорасли (келп, хлорела) също са много добри в борбата с радиацията. Дори лукът и чесънът могат частично да освободят тялото от радиоактивни нуклиди, които са проникнали в него. ASD - лекарство за защита от радиация 2) Фармацевтични билкови препарати срещу радиация. Лекарството „Корен от женшен“, което може да се купи във всяка аптека, има ефективен ефект срещу радиацията. Приема се на две дози преди хранене по 40-50 капки наведнъж. Също така, за да се намали концентрацията на радионуклиди в организма, се препоръчва да се консумира екстракт от Eleutherococcus в количество от четвърт до половин чаена лъжичка на ден заедно с чай, пиян сутрин и на обяд. Левзея, заманика и белодроб също принадлежат към категорията на радиозащитните лекарства и могат да бъдат закупени в аптеките.
Лична аптечка с лекарства за защита от радиация Но, повтаряме, нито едно лекарство не може напълно да устои на ефектите от радиацията. Повечето По най-добрия начинзащита от радиация - изобщо не контактувайте със замърсени предмети и не стойте на места с висок радиационен фон. Дозиметрите са измервателни уредиза числена оценка на дозата радиоактивно лъчение или скоростта на тази доза за единица време. Измерването се извършва с помощта на вграден или отделно свързан брояч на Geiger-Muller: той измерва дозата на радиация, като брои броя на йонизиращите частици, преминаващи през работната му камера. Именно този чувствителен елемент е основната част на всеки дозиметър. Данните, получени по време на измерванията, се преобразуват и усилват от вградената в дозиметъра електроника, а показанията се показват на циферблат или цифров, често течнокристален индикатор. Въз основа на дозата йонизиращо лъчение, която обикновено се измерва с битови дозиметри в диапазона от 0,1 до 100 μSv/h (микросиверт на час), може да се оцени степента на радиационна безопасност на дадена територия или обект. За да тествате вещества (течни и твърди) за съответствие с радиационните стандарти, имате нужда от устройство, което ви позволява да измервате количество като микрорентген. Повечето съвременни дозиметри могат да измерват тази стойност в диапазона от 10 до 10 000 μR/h, поради което такива устройства често се наричат дозиметри-радиометри. Видове дозиметриВсички дозиметри се класифицират на професионални и индивидуални (за използване в домашни условия). Разликата между тях се състои главно в границите на измерване и големината на грешката. За разлика от битовите дозиметри, професионалните имат по-широк диапазон на измерване (обикновено от 0,05 до 999 μSv/h), докато личните дозиметри в по-голямата си част не могат да определят дози, по-големи от 100 μSv на час. Освен това професионалните устройства се различават от битовите по стойността на грешката: за домакинските устройства грешката на измерване може да достигне 30%, а за професионалните не може да бъде повече от 7%.
Модерен дозиметър може да носите със себе си навсякъде! Функциите както на професионалните, така и на битовите дозиметри могат да включват звукова аларма, която се включва при определен праг на измерената доза радиация. Стойността, при която се задейства алармата, може да бъде зададена от потребителя в някои устройства. Тази функция улеснява намирането на потенциално опасни обекти. Предназначение на професионални и битови дозиметри: 1. Професионалните дозиметри са предназначени за използване в промишлени съоръжения, атомни подводници и други подобни места, където има риск от получаване на висока доза радиация (това обяснява факта, че професионалните дозиметри обикновено имат по-широк обхват на измерване). 2. Домашните дозиметри могат да се използват от населението за оценка на радиационния фон в апартамент или къща. Също така с помощта на такива дозиметри можете да проверите строителните материали за нивото на радиация и територията, на която се планира да бъде построена сградата, да проверите „чистотата“ на закупените плодове, зеленчуци, горски плодове, гъби, торове и др. .
Компактен професионален дозиметър с два брояча на Гайгер-Мюлер Битовият дозиметър е с малки размери и тегло. Работи, като правило, от батерии или батерии. Можете да го носите навсякъде със себе си, например когато отивате в гората за гъби или дори до магазина. Радиометричната функция, която се намира в почти всички битови дозиметри, ви позволява бързо и ефективно да оцените състоянието на продуктите и тяхната годност за консумация от човека. Дозиметрите от минали години бяха неудобни и тромави, днес почти всеки може да си купи дозиметър. Не толкова отдавна те бяха достъпни само за специални служби, имаха висока цена и големи размери, което ги направи много по-трудни за използване от населението. Съвременният напредък в електрониката направи възможно значително намаляване на размера на битовите дозиметри и да ги направи по-достъпни. Актуализираните устройства скоро получиха признание по целия свят и днес са единствените ефективно решениеза оценка на дозата на йонизиращото лъчение. Никой не е застрахован от сблъсъци с източници на радиация. Можете да разберете, че нивото на радиация е превишено само по показанията на дозиметъра или по специален предупредителен знак. Обикновено такива знаци се монтират в близост до изкуствени източници на радиация: фабрики, атомни електроцентрали, места за погребване на радиоактивни отпадъци и др. Разбира се, няма да намерите такива знаци на пазара или в магазина. Но това не означава, че на такива места не може да има източници на радиация. Известни са случаи, когато източник на радиация са били храна, плодове, зеленчуци и дори лекарства. Как радионуклидите могат да попаднат в потребителските стоки е друг въпрос. Основното нещо е да знаете как да се държите правилно, ако бъдат открити източници на радиация. Къде можете да намерите радиоактивен предмет?Тъй като в промишлени съоръжения от определена категория вероятността да се сблъскате с източник на радиация и да получите доза е особено висока, дозиметрите се издават на почти целия персонал. Освен това работниците преминават специално обучение, което обяснява на хората как да се държат в случай на радиационна заплаха или когато бъде открит опасен обект. Също така много предприятия, работещи с радиоактивни вещества, са оборудвани със светлинни и звукови аларми, които при задействане незабавно евакуират целия персонал на предприятието. Като цяло работниците в индустрията са добре запознати с това как да реагират на радиационни заплахи. Съвсем различни са нещата, когато източници на радиация се намират у дома или на улицата. Много от нас просто не знаят как да действат в такива ситуации и какво да правят. Предупредителен знак за радиоактивност Как да се държим при откриване на източник на радиация?Когато бъде открит обект на радиация, важно е да знаете как да се държите, така че радиационната находка да не навреди нито на вас, нито на другите. Моля, обърнете внимание: ако имате дозиметър в ръцете си, това не ви дава никакво право да се опитвате самостоятелно да премахнете открития източник на радиация. Най-доброто, което можете да направите в такава ситуация, е да се оттеглите безопасно разстояниедалеч от обекта и предупреждавайте минувачите за опасността. Цялата друга работа по обезвреждането на обекта трябва да бъде поверена на съответните органи, например полицията. Издирването и обезвреждането на радиационни предмети се извършва от съответните служби.Вече неведнъж сме казвали, че източник на радиация може да бъде открит дори в магазин за хранителни стоки. В такива ситуации вие също не можете да мълчите или да се опитате сами да „разберете“ продавачите. По-добре е учтиво да предупредите администрацията на магазина и да се свържете със Службата за санитарен и епидемиологичен надзор. Ако не сте направили опасна покупка, това не означава, че някой друг няма да купи радиационния артикул!

ЯДРЕНО ФИЗИЧНИ СВОЙСТВА

Тук ще разгледаме някои свойства скалисъдържащи радиоактивни елементи, както и процесите на преминаване на радиоактивно лъчение през скали.

Феномен радиоактивност

Радиоактивността е свойството на ядрата на някои елементи спонтанно да променят своя състав и енергийно състояние. Радиоактивността е вътрешно свойство на ядрата, което не зависи от външните условия.

Както знаете, ядрото се състои от положително заредени протони и неутрални неутрони; сумата от протони и неутрони (нуклони) е равна на атомното тегло на елемента. Силите, които задържат нуклоните в ядрото, се наричат ядрени сили. Те са с разменен характер, т.е. В ядрото има постоянен обмен на р-мезон между протони и неутрони.

Основното свойство на ядрените сили, което влияе върху радиоактивността, е тяхното кратко действие. В ядрото всеки нуклон не е свързан от ядрени сили към всички нуклони, а само към близките. Радиусът на действие на ядрените сили е около 10 -15 м. Ядро с размерите, в които ядрените сили достигат насищане, е най-стабилно. Това е хелиево ядро с два протона и два неутрона или a-частица, ако това ядро има кинетична енергия. Ядрата на други елементи, които могат да бъдат съставени от хелиеви ядра, също имат максимална стабилност и най-голямо изобилие в скалите. Това са ядрата на елементите кислород (8 протона и 8 неутрона), силиций (14, 14), калций (20, 20). Напротив, ядрото на берилий, състоящо се от 5 неутрона и 4 протона (2а-частици + неутрон), е аномално нестабилно и се разпада при облъчване с гама лъчи с относително ниска енергия.

Енергията на свързване на нуклоните в ядрото може лесно да се изчисли

E=Δm×c 2 (7.1)

където Dm е масовият дефект; c е скоростта на светлината във вакуум. Изчисленията показват: колкото по-сложно е ядрото, колкото повече протони и неутрони съдържа, толкова по-ниска е енергията на свързване на нуклон. Следователно радиоактивността е свойство на предимно тежки елементи. Всички елементи, чийто атомен номер е по-голям от 81 (талий), са радиоактивни или съдържат радиоактивни изотопи.

Има основно три вида радиоактивни трансформации, наблюдавани в скалите: алфа трансформация, бета трансформация и гама лъчение.

Алфа трансформацията се състои от излъчване на α частица от ядрото.Пример за такава реакция в скалите е α трансформацията на радия в радиоактивния газ радон:

286 88 Ra → 2 4 α + 222 86 Rn + γ

Бета трансформацията се състои от излъчване на b-частица (електрон) от ядрото по време на трансформацията на неутрон в протон в ядрото (n ® p + e -) - 88% от ядрата на радиоактивния изотоп 40 K опит този вид трансформация:

В 12% от случаите 40 K ядрото се трансформира чрез улавяне на електрони, т.е. при улавянето на електрон от вътрешния K-слой от ядрото и превръщането на протон в неутрон:

40 19 K + e - → 40 18 Ar+ γ

Ядрата, образувани по време на радиоактивна трансформация, най-често завършват във възбудено състояние. Преминавайки към нормално състояние, те излъчват излишна енергия под формата на гама кванти.

Гама радиацията е твърдо електромагнитно излъчване, което съпътства ядрените трансформации. Енергията на g-излъчването е индивидуална за всеки тип ядра и е параметър на конкретно ядрено преобразуване.

В сравнение с други видове електромагнитно лъчение, гама лъчението се характеризира с по-висока енергия и по-висока честота на вибрация. Последното следва от релацията

където ħ константа на Планк; v - честота.

Гама радиацията се характеризира повече с корпускулярни, отколкото с вълнови свойства. Гама-лъчението може да се представи като поток от частици с маса m=ħ×ν/c 2, разпространяващ се със скоростта на светлината. Поради значително по-високата проникваща способност на g-лъчите в сравнение с α- и b-частиците, g-лъчението се използва главно в проучвателните геофизични методи.

Невъзможно е да се предвиди времето на разпадане на едно ядро, тъй като радиоактивната трансформация е случайно явление. Моделът се появява за голямо числоатоми. Изразява се чрез закона за радиоактивното превръщане, който гласи, че броят на трансформираните ядра е пропорционален на наличния брой радиоактивни ядра. Коефициентът на тази пропорционалност е параметърът l на разпадащия се атом и има значението на вероятността за разпадане за единица време.

В интегралната си форма законът за радиоактивното превръщане отразява изменението на количеството радиоактивно вещество във времето

N = N 0 ×e - λt (7.2)

където t е времето от началото на трансформацията; N 0 , N е броят на атомите на трансформиращия елемент в момент 0 и t, съответно.

По-удобен параметър за използване на разпадащо се ядро е полуживотът T 1/2, който зависи само от l:

Времето на полуразпад е равно на времето, през което половината от атомите се трансформират. Така че, ако полуживотът на радона е 3,82 дни, тогава след това време само половината от радоновите атоми ще останат във водата, взета от източник на радон. След приблизително 10 × T 1/2, т.е. след 38 дни, всички радонови атоми ще се разпаднат. По-долу са периодите на полуразпад на най-често срещаните радиоактивни изотопи в скалите:

Нека отбележим, първо, ниското съдържание на радиоактивни елементи в земната кора. Да сравним, например, с преобладаването на такива скалообразуващи елементи като Si (27,7%) или Ca (3,63%). Съдържанието на други радиоактивни елементи е още по-ниско. Второ, уранът, торият и калият имат много дълъг полуживот, т.е. те са относително слабо радиоактивни елементи. Например радият се разпада милиони пъти по-бързо от урана, а радонът се разпада милиарди пъти. Но има точно толкова пъти по-малко от тези елементи в земната кора в сравнение с урана. Това разкрива зависимостта на изобилието на даден елемент в природата от стабилността на неговото ядро.

Ако по време на трансформацията на 40 K ядро веднага се образуват стабилни изотопи на Ca и Ar, то при разпадането на ядрата на уран и торий новообразуваните изотопи също са радиоактивни. След разпадането на U и Th следват цели вериги от радиоактивни трансформации, завършващи с образуването на стабилни изотопи на оловото. Изотопите на елементите, участващи в тези последователни трансформации, образуват така наречените радиоактивни серии, основателите на които са уран и торий. Така радият и радонът са част от серията уран

Основната характеристика на радиоактивните серии е, че най-дълго живеещият (най-малко радиоактивен) елемент от серията е нейният предшественик, т.е. уран или торий. Всички останали елементи от серията се разпадат бързо. Това обстоятелство, както и експоненциалният характер на закона за радиоактивното превръщане, водят до важно свойство на радиоактивните серии - радиоактивно равновесие. Проявява се в неизменността на количествата елементи в средата на редицата, тъй като броят на разпадащите се и образуващите се атоми е балансиран. Броят на атомите на радиоактивните елементи в една серия е свързан помежду си и с броя на атомите на родителя, т.е. уран или торий:

λ 1 ×N 1 = λ 2 ×N 2 = … = λ i ×N i = … = λ n ×N n (7.3)

където l i е константата на разпадане на i-тия елемент от серията; Ni е броят на атомите на този елемент. Съгласно връзката (7.3), знаейки броя на атомите на един елемент в серия, можете да определите броя на всички останали.

Произведението λ×N = A се нарича активност на веществото. Като се има предвид значението на l като вероятност за разпадане за единица време, активността е равна на броя на разпадащите се атоми за единица време. Активност от едно разпадане в секунда се нарича бекерел (Bq).

Съгласно уравнението на радиоактивното равновесие (7.3), активността на елементите от една серия може да се изрази чрез активността на нейния родител

където n е броят на елементите в реда.

С други думи, за да се оцени радиоактивността на серията уран или торий, е достатъчно да се знае количеството уран или торий. Това обстоятелство значително опростява изследването на радиоактивността на скалите, тъй като в случай на радиоактивно равновесие не е необходимо да се определя съдържанието на онези радиоактивни елементи, които са част от серията.

Радиоактивното лъчение (или йонизиращо лъчение) е енергия, която се освобождава от атоми под формата на частици или вълни с електромагнитна природа. Хората са изложени на такова излагане както от естествени, така и от антропогенни източници.

Полезни свойстварадиацията направи възможно успешното й използване в промишлеността, медицината, научните експерименти и изследвания, селско стопанствои други области. С разпространението на това явление обаче възниква заплаха за човешкото здраве. Малка доза радиоактивно лъчение може да увеличи риска от придобиване на сериозни заболявания.

Разликата между радиация и радиоактивност

Радиация в широк смисъл означава радиация, тоест разпространение на енергия под формата на вълни или частици. Радиоактивното лъчение се разделя на три вида:

алфа радиация – поток от ядра хелий-4;
бета радиация – поток от електрони;
Гама радиацията е поток от високоенергийни фотони.

Характеристиките на радиоактивното излъчване се основават на тяхната енергия, свойства на предаване и вида на излъчваните частици.

Алфа радиацията, която е поток от корпускули с положителен заряд, може да бъде забавена от плътен въздух или дрехи. Този вид практически не прониква в кожата, но когато влезе в тялото, например чрез порязвания, той е много опасен и има пагубен ефект върху вътрешните органи.

Бета радиацията има повече енергия – електроните се движат с висока скорост и са малки по размер. Поради това този вид радиация прониква през тънки дрехи и кожа дълбоко в тъканта. Бета радиацията може да бъде екранирана с помощта на алуминиев лист с дебелина няколко милиметра или дебела дървена дъска.

Гама лъчението е високоенергийно лъчение от електромагнитно естество, което има силна проникваща способност. За да се предпазите от него, трябва да използвате дебел слой бетон или плоча от тежки метали като платина и олово.

Феноменът радиоактивност е открит през 1896 г. Откритието е направено от френския физик Бекерел. Радиоактивността е способността на предмети, съединения, елементи да излъчват йонизиращо лъчение, тоест радиация. Причината за явлението е нестабилността на атомното ядро, което отделя енергия при разпадане. Има три вида радиоактивност:

естествени - характерни за тежки елементи, чийто сериен номер е по-голям от 82;
изкуствени - инициирани специално с помощта на ядрени реакции;
индуциран - характерен за обекти, които сами се превръщат в източник на радиация, ако са силно облъчени.

Елементите, които са радиоактивни, се наричат радионуклиди. Всеки от тях се характеризира с:

полуживот;
вида на излъчваната радиация;
радиационна енергия;
и други имоти.

Източници на радиация

Човешкото тяло е редовно изложено на радиоактивно лъчение. Приблизително 80% от сумата, получавана всяка година, идва от космически лъчи. Въздухът, водата и почвата съдържат 60 радиоактивни елемента, които са източници на естествена радиация. За основен естествен източник на радиация се счита инертният газ радон, отделян от земята и скалите. Радионуклидите попадат в човешкото тяло и чрез храната. Част от йонизиращата радиация, на която хората са изложени, идва от изкуствени източници, вариращи от ядрени генератори и ядрени реактори до радиация, използвана за медицинско лечение и диагностика. Днес обичайните изкуствени източници на радиация са:

медицинско оборудване (основен антропогенен източник на радиация);
радиохимична промишленост (добив, обогатяване на ядрено гориво, преработка на ядрени отпадъци и тяхното оползотворяване);
радионуклиди, използвани в селското стопанство и леката промишленост;
аварии в радиохимични заводи, ядрени експлозии, изхвърляне на радиация
Строителни материали.

Въз основа на метода на проникване в тялото облъчването се разделя на два вида: вътрешно и външно. Последното е характерно за радионуклидите, разпръснати във въздуха (аерозоли, прах). Те попадат върху кожата или дрехите ви. В този случай източниците на радиация могат да бъдат отстранени чрез измиване. Външното облъчване причинява изгаряния на лигавиците и кожата. При вътрешния тип радионуклидът навлиза в кръвния поток, например чрез инжектиране във вена или през рана, и се отстранява чрез екскреция или терапия. Такова излъчване провокира злокачествени тумори.

Радиоактивният фон зависи значително от географско местоположение– в някои региони нивата на радиация могат да бъдат стотици пъти по-високи от средните.

Ефектът на радиацията върху човешкото здраве

Радиоактивното лъчение, поради йонизиращото си действие, води до образуването на свободни радикали в човешкото тяло - химически активни агресивни молекули, които причиняват увреждане и смърт на клетките.

Особено чувствителни към тях са клетките на стомашно-чревния тракт, репродуктивната и хематопоетичната система. Радиоактивното излъчване нарушава тяхната работа и причинява гадене, повръщане, дисфункция на червата и треска. Засягайки тъканите на окото, може да доведе до радиационна катаракта. Последствията от йонизиращото лъчение също включват увреждания като съдова склероза, влошаване на имунитета и увреждане на генетичния апарат.

Системата за предаване на наследствени данни има фина организация. Свободните радикали и техните производни могат да нарушат структурата на ДНК, носител на генетична информация. Това води до мутации, които засягат здравето на следващите поколения.

Естеството на въздействието на радиоактивното лъчение върху тялото се определя от редица фактори:

вид радиация;
интензитет на радиация;
индивидуални характеристики на тялото.

Ефектите от радиоактивното излъчване може да не се появят веднага. Понякога последствията от него стават забележими след значителен период от време. Освен това една голяма единична доза радиация е по-опасна от дългосрочното излагане на малки дози.

Количеството погълната радиация се характеризира със стойност, наречена Sievert (Sv).

Нормалният радиационен фон не надвишава 0,2 mSv/h, което съответства на 20 микрорентгена на час. При рентгенография на зъб човек получава 0,1 mSv.

Смъртоносната единична доза е 6-7 Sv.

Приложение на йонизиращо лъчение

Радиоактивното лъчение се използва широко в технологиите, медицината, науката, военната и ядрената промишленост и други области на човешката дейност. Феноменът е в основата на устройства като детектори за дим, генератори на енергия, аларми за заледяване и йонизатори на въздуха.

В медицината радиоактивното лъчение се използва при лъчева терапия за лечение на рак. Йонизиращото лъчение направи възможно създаването на радиофармацевтични препарати. С тяхна помощ се извършват диагностични изследвания. Уредите за анализ на състава на съединенията и стерилизацията са изградени на базата на йонизиращо лъчение.

Откриването на радиоактивното лъчение беше без преувеличение революционно - използването на това явление изведе човечеството на ново ниво на развитие. Това обаче създаде и заплаха за околната среда и човешкото здраве. В тази връзка поддържането на радиационна безопасност е важна задача на нашето време.

В момента радиацията има полезни приложения не само за генериране на електрическа и топлинна енергия. Полезните свойства на радиацията са намерили приложение в различни области на естествените науки, технологиите и медицината:

Ø в индустрията:

o гама дефектоскопия – контрол на целостта на различни заварени метални обвивки (корпуси на реактори, подводници и надводни кораби, тръбопроводи и др.), неутронен каротаж;

o проучване на нефт и вода;

Ø в селското стопанство:

o предсеитбена обработка на семената, която увеличава добива;

o дезинфекция на отпадъчни води от животновъдни ферми;

Ø в астронавтиката:

o създаване на източници на ядрена енергия за спътници и орбитални комплекси;

Ø в криминалистиката:

o поставяне на специални маркировки върху откраднати предмети за улесняване на тяхното търсене, идентифициране и разкриване на престъпниците;

Ø в археологията:

o определяне на възрастта на геоложките скали - възрастта на Земята се оценява по уран-оловен метод (около 4,5 милиарда години);

o Радиовъглеродният метод ви позволява да установите възрастта на обекти от биологично естество с точност до 50 години в диапазона от 1000 - 50 000 години: например въз основа на измерването на съдържанието на въглерод във въжени сандали, намерени в пещера в Орегон , съществуването на праисторически хора преди 9000 години е потвърдено в Съединените щати;

Ø в медицината:

o диагностика на заболявания;

o лечение на онкоболни;

o стерилизация на медицински инструменти и материали.

Откриването на радиоактивността оказа огромно влияние върху развитието на науката и технологиите, то бележи началото на ера на интензивно изследване на свойствата и структурата на веществата. Новите перспективи, възникнали в енергетиката, промишлеността, военните, медицината и други области на човешката дейност благодарение на овладяването на ядрената енергия, бяха оживени от откриването на способността химически елементидо спонтанни трансформации. Въпреки това, наред с положителните фактори за използване на свойствата на радиоактивността в интерес на човечеството, все още е възможно да се дадат примери за тяхната отрицателна намеса в нашия живот. Те включват потънали кораби и подводници с ядрени двигателии атомни оръжия, погребване на радиоактивни отпадъци в морето и на сушата, аварии в атомни електроцентрали и др.

Понастоящем е постигнат значителен напредък в решаването на проблема с използването на атомната енергия в националната икономика. Основната единица за производство на енергия от ядрени устройства, използващи вътрешноядрена енергия, е реакторът. В активната зона на реактора са създадени необходимите условия за възникване и поддържане на верижна реакция на делене на тежки ядра на определено ниво. Освободен по същото време Термална енергиянатрупани от охлаждащата течност и изнесени извън активната зона.

Една от най-важните задачи за осигуряване на радиационна безопасност в ядрени реакторие надеждното задържане на огромни количества радиоактивни вещества, генерирани по време на тяхната работа. Задържането на продуктите на делене вътре в реактора се осъществява чрез система от три бариери (обвивка на горивото, първи контур, външна защита на реактора).

През 1896 г. френският физик А. Бекерел проверява дали уранова сол (калиев уранил сулфат) излъчва някакви лъчи под въздействието на слънчевата светлина (не много преди това е открито рентгеново лъчение, физиците търсят аналози). Но по-късно А. Бекерел открива, че урановата сол излъчва неизвестна радиация дори без предварително осветяване. Бекерел установява, че интензитетът на радиацията се определя само от количеството уран в препарата и е напълно независим от това в какви съединения е включен. Така това свойство е присъщо не на съединенията, а на химичния елемент уран. Това явление по-късно беше наречено радиоактивност.

Феноменът радиоактивност (на латински: излъчвам лъчи, ефективен) е спонтанното превръщане на нестабилни атомни ядра в ядра на други елементи, придружено от излъчване на частици или гама лъчи.

Известни са 4 вида радиоактивност: алфа разпад, бета разпад, спонтанно делене на атомните ядра, протонна радиоактивност. Радиоактивността се характеризира с експоненциално намаляване на броя на ядрата с течение на времето. Радиоактивността е открита за първи път от френския физик А. Бекерел (1852-1908) през 1896 г.

Прави се разлика между естествена и изкуствена радиоактивност. Естествена радиоактивност се наблюдава в изотопи, съществуващи в природата, а изкуствена радиоактивност се наблюдава в изотопи, получени в резултат на ядрени реакции. Ядрата, които претърпяват радиоактивни трансформации, се наричат майчини ядра, а образуваните в процеса на радиоактивен разпад се наричат дъщерни ядра. Има стабилни (стабилни) и радиоактивни изотопи. В известни химични елементи са открити 274 стабилни и над 700 радиоактивни изотопа. Повечето естествено срещащи се химични елементи са смеси от изотопи.

В зависимост от техния произход всички естествено радиоактивни елементи на Земята могат да бъдат разделени на три групи.

Първата група включва елементи, обединени в три радиоактивни семейства. В допълнение към дълголетните предшественици на тези семейства - уран, торий и актиноуран - това включва и техните разпадни продукти, включително сравнително краткотрайни - радий, радон, мезоторий и др. Броят на радиоактивните елементи от тази група постепенно намалява в съответствие със закона за радиоактивното разпадане. Най-разпространените елементи в тази група са уранът, който се съдържа в земната кора в повече от среброто или живака, и торият. Природният уран е смес от три изотопа – уран – 238 (99,28%), уран – 235 (0,71%) и уран – 234 (0,006%). Уран - 238 и уран - 235 (актино-уран) са основателите на две радиоактивни семейства.

Един от продуктите на разпадане на уран 238 е радий, който вече беше споменат по-горе. Въпреки сравнително краткия период на полуразпад, съдържанието на радий в земната кора е относително стабилно, тъй като намаляването на количеството му в резултат на разпадането се компенсира от непрекъснатото образуване на нов радий поради разпадането на урана.

Радият намира широко приложение в медицината не само като източник на гама лъчи за облъчване на пациенти (в тази област той се заменя с много по-евтини изкуствени радиоактивни вещества), но и като източник на радон за радонови бани, често използван от физиотерапевти.

Втората група радиоактивни елементи на Земята се състои от радиоактивни изотопи на елементи, които не са част от радиоактивни семейства. Те също са възникнали по време на формирането на Земята и броят им постепенно намалява поради радиоактивен разпад.

От елементите на тази група най-висока стойностима калий, чиято радиоактивност е открита през 1906 г. Калият е един от най-често срещаните елементи. Делът му е 1,1% общ бройобразуване на атоми земната кора. Калият е необходим за нормалното развитие на растенията и също е неразделна част интегрална частвсеки жив организъм, включително и хората. Естественият калий е смес от три изотопа К 39, К 40 и К 41, от които само един е радиоактивен - К 40. Количеството на този изотоп в естествената смес е малко - само 0,0119%; В 1 g естествен калий се случват около 30 разпадания в секунда. Въпреки тази на пръв поглед незначителна активност в сравнение с радия и урана, калият, поради своето изобилие, играе голяма роля в природата.

От другите радиоактивни елементи от втората група, рубидий Rb заслужава внимание, тъй като има тенденция да се натрупва в някои растения (1 литър гроздов сок съдържа 1 mg рубидий). Въпреки това, активността, причинена от него, е значително по-малка от K 40.

Третата група естествено радиоактивни вещества, които изграждат биосферата, се образува от радиоактивни изотопи, които възникват в атмосферата в резултат на действието на космическите лъчи. Такива изотопи включват радиоактивен въглерод (C 14), фосфор (P 32) и някои други. Количеството на тези изотопи в природата е относително малко.

След откриването на радиоактивните елементи започва активно изследване на физическата природа на тяхното излъчване. Ръдърфорд успява да открие сложния състав на радиоактивното излъчване.

Опитът беше следният. Радиоактивното лекарство беше поставено на дъното на тесен канал на оловен цилиндър, а отсреща беше поставена фотографска плака. Радиацията, излизаща от канала, беше повлияна от магнитно поле. В случая цялата инсталация беше във вакуум.

В магнитно поле лъчът се разделя на три части. Двата компонента на първичното излъчване бяха отклонени в противоположни посоки, което показва, че имат заряди с противоположни знаци. Третият компонент запазва линейността на разпространението. Излъчването с положителен заряд се нарича алфа лъчи, отрицателен - бета лъчи, неутрален - гама лъчи.

Докато изучава природата на алфа радиацията, Ръдърфорд провежда следния експеримент. На пътя на алфа частиците той постави брояч на Гайгер, който измерва броя на излъчените частици за определено време. След това, използвайки електрометър, той измерва заряда на частиците, излъчени през същото време. Познавайки общия заряд на алфа частиците и техния брой, Ръдърфорд изчислява заряда на една такава частица. Оказа се, че е равно на две елементарни.

Чрез отклонението на частиците в магнитно поле той определи съотношението на неговия заряд към масата. Оказа се, че на един елементарен заряд има две атомни единици маса.

По този начин беше установено, че с заряд, равен на две елементарни, алфа частицата има четири единици атомна маса. От това следва, че алфа радиацията е поток от хелиеви ядра.

През 1920 г. Ръдърфорд предполага, че трябва да има частица с маса, равна на масата на протона, но без електрически заряд- неутрон. Той обаче не успя да открие такава частица. Съществуването му е експериментално доказано от Джеймс Чадуик през 1932 г.

Освен това Ръдърфорд прецизира съотношението на заряда на електрона към неговата маса с 30%.