Sumber X-ray. Apakah X-ray sumber tabung radiasi pengion?

Sepanjang seluruh sejarah kehidupan di Bumi, organisme terus-menerus terpapar sinar kosmik dan radionuklida yang terbentuk oleh mereka di atmosfer, serta radiasi zat yang ada di mana-mana. Kehidupan modern disesuaikan dengan semua fitur dan keterbatasan lingkungan, termasuk sumber radiasi sinar-X alami.

Terlepas dari kenyataan bahwa tingkat radiasi yang tinggi tentu saja berbahaya bagi organisme, beberapa jenis radiasi radioaktif penting bagi kehidupan. Misalnya, latar belakang radiasi berkontribusi pada proses fundamental evolusi kimia dan biologis. Yang juga jelas adalah kenyataan bahwa panasnya inti Bumi disediakan dan dipelihara karena disipasi panas radionuklida primer dan alami.

Sinar kosmik

Radiasi asal luar bumi, yang terus membombardir Bumi, disebut kosmis.

Fakta bahwa radiasi menembus planet kita dari luar angkasa, bukan asal darat, terdeteksi dalam eksperimen untuk mengukur ionisasi di berbagai ketinggian, dari permukaan laut sampai 9000 m. Ditemukan bahwa intensitas radiasi pengion direduksi menjadi ketinggian 700 m, Dan kemudian meningkat dengan cepat dengan pendakian. Penurunan awal dapat dijelaskan oleh penurunan intensitas sinar gamma terestrial, dan peningkatan oleh aksi sinar kosmik.

Sumber radiasi X-ray di ruang angkasa adalah sebagai berikut:

• Kelompok galaksi;
• Galaksi Seyfert;
• Matahari;
• Bintang;
• Quasar;
• Lubang hitam;
• Sisa supernova;
• Kurcaci putih;
• Bintang gelap, dll.

Bukti radiasi tersebut, misalnya, adalah meningkatnya intensitas sinar kosmik yang diamati di Bumi setelah flare di Matahari. Tapi luminer kita tidak membuat kontribusi utama terhadap keseluruhan aliran, karena variasi diurnalnya sangat kecil.

Dua jenis sinar

Sinar kosmik dibagi menjadi primer dan sekunder. Radiasi yang tidak berinteraksi dengan materi di atmosfer, litosfer atau hidrosfer bumi disebut primer. Ini terdiri dari proton (≈ 85%) dan partikel alfa (≈ 14%), dengan fluks yang jauh lebih kecil (<1%) dari inti yang lebih berat. Sinar-X kosmik sekunder, yang sumber radiasinya adalah radiasi dan atmosfer primer, terdiri dari partikel subatomik, seperti pion, muon dan elektron. Di permukaan laut, hampir semua radiasi yang diamati terdiri dari sinar kosmik sekunder, 68% di antaranya adalah muon dan 30% adalah elektron. Kurang dari 1% fluks di permukaan laut terdiri dari proton.

Sinar kosmik primer, sebagai suatu peraturan, memiliki energi kinetik yang besar. Mereka bermuatan positif dan menerima energi karena percepatan medan magnet. Dalam ruang hampa udara luar, partikel bermuatan bisa ada untuk waktu yang lama dan melakukan perjalanan jutaan tahun cahaya. Selama penerbangan ini mereka memperoleh energi kinetik yang tinggi, sesuai urutan 2-30 GeV (1 GeV = 10 ⁹ eV). Partikel individu memiliki energi hingga 10 ¹⁰ GeV.

Energi tinggi sinar kosmik utama memungkinkan mereka secara harfiah membagi atom dalam atmosfer terestrial saat terjadi tumbukan. Seiring dengan neutron, proton dan partikel subatomik, unsur ringan seperti hidrogen, helium dan berilium dapat terbentuk. Muon selalu dibebankan, dan juga membusuk dengan cepat menjadi elektron atau positron.

Perisai Magnetik

Intensitas sinar kosmik dengan kenaikan tajam meningkat hingga maksimal pada ketinggian sekitar 20 km. Dari 20 km ke batas atmosfer (hingga 50 km), intensitasnya menurun.

Keteraturan ini dijelaskan oleh peningkatan produksi radiasi sekunder akibat kenaikan kepadatan udara. Pada ketinggian 20 km, sebagian besar radiasi primer telah berinteraksi, dan penurunan intensitas dari 20 km ke permukaan laut mencerminkan penyerapan sinar sekunder oleh atmosfer, yang setara dengan sekitar 10 meter lapisan air.

Intensitas radiasi juga terkait dengan garis lintang. Pada satu ketinggian, fluks kosmik meningkat dari khatulistiwa menjadi garis lintang 50-60 ° dan tetap konstan pada kutub. Hal ini dijelaskan oleh bentuk medan magnet bumi dan distribusi energi radiasi primer. Garis-garis magnetik gaya yang meluas melampaui atmosfer adalah, secara garis besar, sejajar dengan permukaan bumi di khatulistiwa dan tegak lurus terhadap kutub. Partikel bermuatan mudah bergerak sepanjang garis medan magnet, namun dengan susah payah melewatinya ke arah melintang. Dari kutub sampai 60 °, hampir semua radiasi primer mencapai atmosfer bumi, dan pada ekuator hanya partikel dengan energi melebihi 15 GeV yang bisa menembus melalui perisai magnetik.

Sumber sinar-X sekunder

Sebagai hasil interaksi sinar kosmik dengan materi, sejumlah besar radionuklida terus diproduksi. Kebanyakan dari mereka adalah fragmen, tapi beberapa di antaranya dibentuk oleh aktivasi atom stabil oleh neutron atau muon. Produksi alami radionuklida di atmosfer sesuai dengan intensitas radiasi kosmik yang tinggi dan lintang. Sekitar 70% dari mereka terjadi di stratosfer, dan 30% di troposfer.

Kecuali H-3 dan C-14, radionuklida biasanya ditemukan dalam konsentrasi sangat rendah. Tritium diencerkan dan dicampur dengan air dan H-2, dan C-14 dikombinasikan dengan oksigen membentuk CO ₂ , yang dicampur dengan karbon dioksida atmosfer. Carbon-14 menembus ke dalam tumbuhan dalam proses fotosintesis.

Radiasi bumi

Dari sekian banyak radionuklida yang terbentuk dengan Bumi, hanya sedikit yang memiliki waktu paruh, cukup lama untuk menjelaskan keberadaan mereka saat ini. Jika planet kita terbentuk sekitar 6 miliar tahun yang lalu, maka untuk tetap dalam jumlah yang terukur, dibutuhkan waktu paruh paling sedikit 100 juta tahun. Dari radionuklida primer yang masih ditemukan, tiga adalah yang paling penting. Sumber radiasi sinar-X adalah K-40, U-238 dan Th-232. Uranium dan torium masing-masing membentuk rantai produk peluruhan, yang hampir selalu ada di hadapan isotop awal. Meskipun banyak radionuklida putri berumur pendek, mereka umum ditemukan di lingkungan, karena senantiasa terbentuk dari bahan awal yang sudah lama ada.

Sumber sinar-X primer lainnya yang berumur panjang, singkatnya, berada pada konsentrasi sangat rendah. Ini adalah Rb-87, La-138, Ce-142, Sm-147, Lu-176, dll. Neutron yang terjadi secara alami membentuk banyak radionuklida lainnya, namun konsentrasinya biasanya sangat rendah. Dalam karir Oaklo di Gabon, Afrika, ada bukti adanya "reaktor alami" di mana reaksi nuklir terjadi. Penipisan U-235 dan adanya produk fisi di dalam deposit uranium yang kaya menunjukkan bahwa sekitar 2 miliar tahun yang lalu terjadi reaksi berantai spontan di sini.

Terlepas dari kenyataan bahwa radionuklida asli ada di mana-mana, konsentrasinya bergantung pada lokasi. Waduk utama radioaktivitas alami adalah litosfer. Selain itu, sangat bervariasi dalam litosfer. Terkadang hal ini disebabkan oleh beberapa jenis senyawa dan mineral, kadang-kadang - murni regional, dengan sedikit korelasi dengan jenis batuan dan mineral.

Distribusi radionuklida primer dan produk peluruhan puteri mereka di ekosistem alami bergantung pada banyak faktor, termasuk sifat kimia nuklida, faktor fisik ekosistem, dan sifat fisiologis dan ekologis dari flora dan fauna. Lapisan batuan, waduk utama mereka, memasok U, Th dan K ke tanah. Produk peluruhan Th dan U juga ikut serta dalam transmisi ini. Dari tanah K, Ra, sedikit U dan sangat sedikit Th berasimilasi oleh tanaman. Mereka menggunakan potassium-40 dan juga K. Radium yang stabil, produk peluruhan U-238, digunakan oleh tanaman, bukan karena ini adalah isotop, tapi karena secara kimiawi dekat dengan kalsium. Penyerapan uranium dan torium oleh tanaman biasanya tidak signifikan, karena radionuklida ini biasanya tidak larut.

Radon

Yang terpenting dari semua sumber radiasi alami adalah unsur tanpa rasa dan bau, gas tak kasat mata yang 8 kali lebih berat dari udara, radon. Ini terdiri dari dua isotop utama - radon-222, salah satu produk peluruhan U-238, dan radon-220, terbentuk pada saat pembusukan Th-232.

Batu, tanah, tumbuhan, hewan memancarkan radon ke atmosfer. Gas adalah produk dari peluruhan radium dan diproduksi dalam bahan yang mengandungnya. Karena radon adalah gas inert, maka bisa dipancarkan oleh permukaan yang bersentuhan dengan atmosfer. Jumlah radon yang berasal dari massa batuan tertentu bergantung pada jumlah radium dan luas permukaan. Batu yang lebih kecil, radon yang lebih banyak bisa dilepaskan. Konsentrasi Rn di udara disamping bahan yang mengandung radium juga bergantung pada kecepatan pergerakan udara. Di ruang bawah tanah, gua dan ranjau yang memiliki sirkulasi udara yang buruk, konsentrasi radon dapat mencapai tingkat yang signifikan.

Rn meluruh cukup cepat dan membentuk serangkaian radionuklida putri. Setelah terbentuk di atmosfer, produk pembusukan radon bergabung dengan partikel debu halus, yang mengendap di tanah dan tanaman, dan juga dihirup oleh hewan. Hujan sangat efektif dalam memurnikan udara dari unsur radioaktif, namun tumbukan dan penurunan partikel aerosol juga berkontribusi pada pengendapannya.

Dalam iklim sedang, konsentrasi radon di ruangan rata-rata sekitar 5-10 kali lebih tinggi daripada di udara terbuka.

Selama beberapa dekade terakhir, manusia "artifisial" menghasilkan beberapa ratus radionuklida, sinar-X, sumber, sifat, penggunaan yang digunakan dalam kedokteran, ilmu pengetahuan militer, produksi energi, instrumentasi dan eksplorasi mineral.

Efek individual sumber radiasi buatan sangat bervariasi. Kebanyakan orang menerima dosis radiasi buatan yang relatif kecil, namun beberapa - ribuan kali radiasi sumber alami. Sumber teknis lebih terkontrol daripada sumber alami.

Sumber sinar X dalam pengobatan

Di industri dan obat-obatan, suatu peraturan, hanya radionuklida murni yang digunakan, yang mempermudah identifikasi cara kebocoran dari lokasi penyimpanan dan proses pemanfaatannya.

Penggunaan radiasi dalam pengobatan tersebar luas dan berpotensi menimbulkan dampak signifikan. Ini termasuk sumber sinar-X yang digunakan dalam pengobatan untuk:

• Diagnostik;
• Terapi;
• Prosedur analitis;
• Kardiostimulasi

Untuk diagnosis gunakan kedua sumber tertutup, dan beragam indikator radioaktif. Lembaga medis, pada dasarnya, membedakan aplikasi ini sebagai radiologi dan kedokteran nuklir.

Apakah tabung sinar-X merupakan sumber radiasi pengion? Computer tomography dan fluorography adalah prosedur diagnostik yang terkenal yang dilakukan dengan bantuannya. Selain itu, dalam radiografi medis, ada banyak kegunaan sumber isotop, termasuk gamma dan beta, dan sumber neutron eksperimental untuk kasus di mana mesin sinar-X tidak nyaman, tidak tepat atau berbahaya. Dalam hal ekologi, radiasi radiografi tidak berbahaya asalkan sumbernya tetap dipertanggungjawabkan dan dibuang dengan benar. Dalam hal ini, sejarah elemen radium, jarum radon dan senyawa luminescent yang mengandung radium tidak memberi semangat.

Biasanya sumber x-ray digunakan berdasarkan ⁹⁰ Sr atau ¹⁴⁷ Pm. Tampilan ²⁵² Cf sebagai generator neutron portabel membuat radiografi neutron banyak tersedia, walaupun secara umum metode ini masih sangat bergantung pada ketersediaan reaktor nuklir.

Obat nuklir

Bahaya utama terhadap lingkungan diwakili oleh label radioisotop di kedokteran nuklir dan sumber sinar-X. Contoh efek yang tidak diinginkan adalah:

• Iradiasi pasien;
• Paparan staf rumah sakit;
• Paparan pengangkutan obat-obatan radioaktif;
• Dampak dalam proses produksi;
• Paparan limbah radioaktif.

Dalam beberapa tahun terakhir, telah ada kecenderungan untuk mengurangi paparan pasien karena pengenalan isotop berumur pendek dari tindakan yang terfokus secara sempit dan penggunaan sediaan yang lebih berkonsentrasi tinggi.

Waktu paruh yang lebih pendek mengurangi dampak limbah radioaktif, karena sebagian besar unsur berumur panjang diekskresikan melalui ginjal.

Ternyata, dampak terhadap lingkungan melalui sistem pembuangan limbah tidak tergantung pada apakah pasien berada di rumah sakit atau dirawat sebagai pasien rawat jalan. Meskipun sebagian besar unsur radioaktif yang dilepaskan cenderung berumur pendek, efek kumulatifnya sangat jauh melebihi tingkat pencemaran semua pembangkit listrik tenaga nuklir.

Yang paling umum digunakan dalam obat radionuklida adalah sumber sinar-x:

• ^99m Tc - pemindaian tengkorak dan otak, pemindaian darah serebral, pemindaian jantung, hati, paru-paru, kelenjar tiroid, lokalisasi plasenta;
• ¹³¹ I - darah, pemindaian hati, lokalisasi plasenta, pemindaian dan pengobatan kelenjar tiroid;
• Penentuan CR durasi keberadaan sel darah merah atau penyerapan, volume darah;
• ⁵⁷ kasus Shilling;
• ³² P - metastasis pada jaringan tulang.

Penerapan prosedur radioimmunoassay secara luas, analisis radiasi urin dan metode penelitian lainnya dengan menggunakan senyawa organik berlabel telah meningkatkan penggunaan obat perintis cairan secara signifikan. Larutan fosfor organik, biasanya berdasarkan toluena atau xylene, merupakan volume limbah organik cair yang cukup besar yang harus dibuang. Pengolahan dalam bentuk cair berpotensi berbahaya dan tidak dapat diterima lingkungan. Untuk alasan ini, insinerasi lebih diutamakan.

Karena berumur panjang ³ N atau ¹⁴ C mudah larut di lingkungan, pengaruhnya berada dalam kisaran normal. Tapi efek kumulatifnya bisa signifikan.

Aplikasi medis radionuklida lainnya adalah penggunaan baterai plutonium untuk menyalakan alat pacu jantung. Ribuan orang hidup hari ini karena perangkat ini membantu untuk berfungsi hati mereka. Sumber yang disegel dari ²³⁸ Pu (150 GBq) ditanamkan secara implan pada pasien.

Radiasi sinar-X industri: sumber, properti, aplikasi

Pengobatan bukanlah satu-satunya area di mana bagian dari spektrum elektromagnetik ini telah menemukan aplikasinya. Komponen penting dari situasi radiasi teknogenik adalah radioisotop dan sumber sinar-X yang digunakan di industri. Contoh aplikasi seperti itu:

• Radiografi industri;
• Pengukuran radiasi;
• Detektor asap;
• Bahan bercahaya sendiri;
• Kristalografi sinar-X;
• Pemindai untuk pemeriksaan bagasi dan barang bawaan;
• Laser sinar-X;
• Synchrotrons;
• Cyclotrons.

Karena sebagian besar aplikasi ini melibatkan penggunaan isotop dikemas, iradiasi berlangsung selama pengiriman, pemindahan, pemeliharaan dan pemanfaatan.

Apakah X-ray sumber tabung radiasi pengion dalam industri? Ya, ia digunakan dalam sistem kontrol bandara non-destruktif, dalam kristal penelitian, bahan dan struktur, inspeksi industri. Selama satu dekade terakhir, dosis paparan radiasi dalam ilmu pengetahuan dan industri telah mencapai setengah dari nilai indikator ini dalam kedokteran; Oleh karena itu, kontribusi yang signifikan.

Dikemas sumber X-ray sendiri memiliki pengaruh yang kecil. Tapi transportasi dan mengkhawatirkan pembuangan ketika mereka hilang atau sengaja dibuang ke tempat sampah. sumber X-ray seperti biasanya disediakan dan dipasang di cakram ganda disegel atau silinder. Kapsul yang terbuat dari stainless steel dan memerlukan pemeriksaan berkala untuk kebocoran. Daur ulang dapat menjadi masalah. sumber berumur pendek dapat menyimpan dan membusuk, tetapi bahkan dalam hal ini, mereka harus sepatutnya diperhitungkan, dan bahan aktif yang tersisa harus dibuang di fasilitas berlisensi. Jika tidak, kapsul harus dikirim ke lembaga-lembaga khusus. ketebalan mereka menentukan ukuran bahan aktif dan bagian sumber sinar-X.

ruang penyimpanan sumber X-ray

Sebuah masalah yang berkembang adalah dekomisioning aman dan dekontaminasi situs industri di mana bahan radioaktif disimpan di masa lalu. Pada dasarnya itu sebelumnya dibangun perusahaan untuk pengolahan bahan nuklir, tetapi harus menjadi bagian dari industri lain, seperti pabrik untuk produksi tanda-tanda tritium diri bercahaya.

Masalah khusus adalah sumber tingkat rendah berumur panjang, yang didistribusikan secara luas. Sebagai contoh, ²⁴¹ Am digunakan dalam detektor asap. Selain radon adalah utama sumber X-ray di rumah. Individual mereka tidak menimbulkan bahaya, tapi sejumlah besar dari mereka dapat menjadi masalah di masa depan.

ledakan nuklir

Selama 50 tahun terakhir, masing-masing menjadi sasaran aksi radiasi dari radioaktif yang disebabkan oleh pengujian senjata nuklir. Mereka mencapai puncaknya pada 1954-1958 dan 1961-1962 tahun.

Pada tahun 1963, tiga negara (Uni Soviet, Amerika Serikat dan Inggris) menandatangani perjanjian larangan parsial pada tes nuklir di atmosfer, lautan dan luar angkasa. Selama dua dekade berikutnya, Perancis dan China melakukan serangkaian uji coba yang lebih kecil, yang berhenti pada tahun 1980. tes Underground masih sedang dilakukan, tetapi mereka biasanya tidak menyebabkan pengendapan.

kontaminasi radioaktif setelah tes atmosfer jatuh di dekat lokasi ledakan. Pada bagian, mereka tetap di troposfer dan dibawa oleh angin di seluruh dunia pada garis lintang yang sama. Ketika kita bergerak, mereka jatuh ke tanah, tinggal selama sekitar satu bulan di udara. Tapi yang terbaik didorong ke stratosfer, di mana polusi tetap selama berbulan-bulan, dan diturunkan perlahan-lahan di seluruh planet.

kejatuhan mencakup ratusan radionuklida yang berbeda, tetapi hanya sedikit dari mereka yang mampu bertindak pada tubuh manusia, sehingga ukurannya sangat kecil, dan pembusukan yang cepat. C-14, Cs-137, Zr-95 dan Sr-90 adalah yang paling signifikan.

Zr-95 memiliki paruh 64 hari, dan Cs-137 dan Sr-90 - 30 tahun. Hanya karbon-14 dengan waktu paruh 5730 tahun akan tetap aktif di masa depan yang jauh.

tenaga nuklir

Energi nuklir adalah yang paling kontroversial dari semua sumber buatan manusia radiasi, tetapi memiliki kontribusi yang sangat kecil untuk dampak pada kesehatan manusia. Selama operasi normal dari fasilitas nuklir memancarkan ke lingkungan dari sejumlah kecil radiasi. Pada Februari 2016, ada 442 operasi reaktor nuklir sipil di 31 negara, dan 66 yang lain berada di bawah konstruksi. Ini hanya bagian dari siklus produksi bahan bakar nuklir. Dimulai dengan produksi dan penggilingan bijih uranium dan memperluas fabrikasi bahan bakar nuklir. Setelah digunakan dalam pembangkit listrik sel bahan bakar kadang-kadang diproses untuk pemulihan uranium dan plutonium. Akhirnya, siklus berakhir dengan pembuangan limbah nuklir. Pada setiap tahap dari siklus ini bisa bocor bahan radioaktif.

Sekitar setengah dari produksi dunia bijih uranium berasal dari tambang terbuka, setengah lainnya - dari tambang. Saat itu tanah di pabrik di dekatnya yang menghasilkan sejumlah besar limbah - ratusan juta ton. Limbah ini tetap radioaktif selama jutaan tahun setelah perusahaan berhenti bekerja, meskipun emisi radiasi adalah sebagian kecil dari latar belakang alam.

Setelah itu, uranium tersebut diubah menjadi bahan bakar dengan pengolahan lebih lanjut dan pemurnian di berkonsentrasi pabrik. Proses ini menyebabkan polusi udara dan air, tetapi mereka jauh lebih sedikit dari pada tahap lain dari siklus bahan bakar.