ΑΔΙΕΝΕΓΕΙΑ ΕΞΑΣΘΕΝΗΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ γ. Μ.ΡΗΛΑΚΟΥΤΑ ΑΔΙΕΝΕΓΕΙΑ- ΕΞΑΣΘΕΝΙΣΗ-γ

Transcript

1 ΑΔΙΕΝΕΓΕΙΑ ΕΞΑΣΘΕΝΗΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ γ

2 ΑΔΙΕΝΕΓΕΙΑ ΒΑΒΕΙΟ NOBEL 1903

3 ΑΔΙΕΝΕΓΕΙΑ ΑΥΘΟΜΗΤΗ ΜΕΤΑΤΟΡΗ ΕΝΟΣ ΡΥΗΝΑ ΣΕ ΑΛΛΟ ΡΥΗΝΑ ΣΥΝΟΔΕΥΟΜΕΝΗ ΑΡΟ ΕΚΡΟΜΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΡΟΥ ΡΟΚΑΛΕΙ ΙΟΝΙΣΜΟΥΣ

4 ΑΔΙΕΝΕΓΕΙΑ Σωμάτια α Μάηα 4m p Φορτίο +2 4 He 2 Αυκόρμθτθ διάςπαςθ Σωμάτια β β -, β + m β m p/1840 Σωμάτια γ Φωτόνια m=0, Φορτίο 0 Φορτίο 1

5 ΔΙΑΣΡΑΣΗ α ΜΗΤΙΚΟΣ ΘΥΓΑΤΙΚΟΣ α U Th U Th He

6 ΔΙΑΣΡΑΣΗ β ΜΗΤΙΚΟΣ ΘΥΓΑΤΙΚΟΣ n p e e Α αμετάβλθτοσ - Ζ μεταβάλλεται

7 ΔΙΑΣΡΑΣΗ γ ΦΩΤΟΝΙΟ Σωμάτιο γ ΚΑΜΙΑ ΑΛΛΑΓΗ ΣΤΑ ΝΟΥΚΛΕΟΝΙΑ ΤΟΥ ΡΥΗΝΑ

8 ΔΙΕΙΣΔΥΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ α φφλλο χαρτιοφ φφλλο αλουμινίου β ΜΟΛΥΒΔΟΣ γ α: φφλλο χαρτιοφ β: φφλλο αλουμινίου λίγων εκατοςτϊν γ: αρκετά εκατοςτά μολφβδου

9 ΔΙΑΧΩΙΣΜΟΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ e

10 ΔΙΑΣΡΑΣΕΙΣ ΡΥΗΝΩΝ ΔN=-λ Ν Δt λ: ςτακερά διάςπαςθσ του πυρινα Ν: αρικμόσ πυρινων

11 ΕΝΕΓΟΤΗΤΑ ΥΘΜΟΣ ΔΙΑΣΡΑΣΗΣ t ΜΟΝΑΔΕΣ: S.I (Βq) Becquerel=1 διάςπαςθ/sec (Ci) Curie=3,7*10 10 διαςπάςεισ/sec

12 ΧΟΝΟΣ ΥΡΟΔΙΡΛΑΣΙΑΣΜΟΥ e t T 1/ Χρόνοι Υποδιπλαςιαςμοφ Βραχφβιοι 10-3 sec Μακρόβιοι χρόνια

13 ΕΞΑΣΘΕΝΗΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ γ Η ζνταςι J τθσ ακτινοβολίασ γ κακϊσ διζρχεται μζςα από υλικό πάχουσ χ, μειϊνεται ακολουκϊντασ τθν εκκετικι ςχζςθ : J=J O e μx (1) Jo: αρχικι ζνταςθ ακτινοβολίασ x : το πάχοσ του απορροφθτι ( ςε μονάδεσ μικουσ) μ : ο γραμμικόσ ςυντελεςτισ απορρόφθςθσ που εξαρτάται από το υλικό και τθν ενζργεια τθσ ακτινοβολίασ γ (* μονάδεσ μικουσ+ -1 )

14 ΕΞΑΣΘΕΝΗΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ γ Συνικωσ αντί του ςυντελεςτι μ χρθςιμοποιείται ο ολικόσ μαζικός ςυντελεςτισ απορρόφθςθσ μ m που δίνεται από τθ ςχζςθ: μ m = μ/ρ (ρ = θ πυκνότθτα υλικοφ απορροφθτι) και εκφράηεται ςε cm 2 /gr, οπότε το πάχοσ x εκφράηεται ςε gr/cm 2. To πάχοσ, x 1/2, που απαιτείται ϊςτε θ ζνταςθ τθσ δζςμθσ να μειωκεί ςτο μιςό τθσ αρχικισ J 0, λζγεται πάχοσ υποδιπλαςιαςμοφ και βρίςκεται εφκολα με τθ βοικεια τθσ ςχζςθσ (1) ότι είναι: x 1/2 = ln 2/μ = 0,693/μ

15 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΟ ΣΦΑΛΜΑ ΜΕΤΗΣΗΣ Η διάςπαςθ των πυρινων είναι ζνα τυχαίο φαινόμενο που ακολουκεί τθ ςτατιςτικι κατανομι Poisson. Το ςτατιςτικό ςφάλμα ςε μια μζτρθςθ ιςοφται με τθν τυπικι απόκλιςθ (ς) τθσ κατανομισ και δίνεται από τθ ςχζςθ: όπου R ο αρικμόσ των κροφςεων που καταγράφθκαν. Αντίςτοιχα το ςχετικό ςφάλμα είναι R R 1 ά R R R Πταν προςκζτουμε ι αφαιροφμε κροφςεισ (R 1 -R 2 με ςφάλμα ς 1 και ς 2 αντίςτοιχα) το ςφνκετο ςφάλμα δίδεται από τθ ςχζςθ:

16 ΕΡΙΡΤΩΣΕΙΣ ΒΛΑΒΕΣ ΑΡΟ ΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

17 IONTIZOYΣΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ (ΑΚΤΙΝΕΣ Χ γ) ΑΚΤΙΝΕΣ Χ-γ: Είναι ιοντίηουςα θλεκτρομαγνθτικι ακτινοβολία με ενζργειεσ φωτονίων από μερικά kev ζωσ πολλά MeV. Φάσμα Η/Μ ακτινοβολίας

18 ΒΛΑΒΕΣ ΑΡΟ ΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Οι βλάβεσ που μποροφν να προκλθκοφν ςτθν φλθ από τθν ακτινοβολία εξαρτϊνται από τον τφπο (α,β,γ,n, βαρζα ιόντα), τθν ενζργεια τθσ ακτινοβολίασ και από τισ ιδιότθτεσ τθσ φλθσ. Σε μθ βιολογικοφσ οργανιςμοφσ, π.χ. μζταλλα, οι βλάβεσ μπορεί να είναι μεγάλθ μετατόπιςθ ι απόςπαςθ ατόμων ι ιόντων, θ οποία μπορεί να οδθγιςει ςε μεταβολι των ιδιοτιτων του υλικοφ.

19 ΒΛΑΒΕΣ ΑΡΟ ΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Σε βιολογικοφσ οργανιςμοφσ οι βλάβεσ προζρχονται κυρίωσ από τον ιοντιςμό μορίων των κυττάρων. Αποτζλεςμα είναι : α) Θάνατοσ των κυττάρων ι ελαττωματικά κφτταρα, αν τα μόρια που ιοντίηονται είναι πολλά ι ηωτικά ι αποςπϊνται από αυτά πολλά θλεκτρόνια. β) Μεταβολι τθσ λειτουργίασ των κυττάρων, αφοφ τα μόρια είναι πλζον ιόντα, τα οποία ζχουν διαφορετικι χθμικι ςυμπεριφορά. (ζχουν υψθλι δραςτικότθτα και μποροφν, π.χ., να προκαλζςουν χθμικζσ αντιδράςεισ που μποροφν να καταςτρζψουν τουσ δεςμοφσ ςε πρωτείνεσ κλπ., ι να οδθγιςουν ςε ανϊμαλθ διαίρεςθ του κυττάρου). Αν τα κφτταρα είναι αναπαραγωγικά, αυτό μπορεί να οδθγιςει ςε ελαττωματικοφσ απογόνουσ.

20 ΕΚΘΕΣΗ - ΔΟΣΗ Για τθ μζτρθςθ τθσ ποςότθτασ ακτινοβολίασ που αλλθλεπιδρά με μια ουςία χρθςιμοποιοφμε το: 1 R (roentgen): Είναι θ ποςότθτα ιοντίηουςασ ακτινοβολίασ που παράγει θλεκτρικό φορτίο (1/3)x10-9 Cb ςε 1 cm 3 αζρα, ι, ιςοδφναμα, που αποδίδει ενζργεια 8,76x10-3 J ςε 1 Kg αζρα. 1 rad: Είναι θ ποςότθτα ιοντίηουςασ ακτινοβολίασ που αποδίδει ενζργεια 10-2 J ςε 1 Kg ακτινοβολοφμενου υλικοφ. 1gray=1 Gy=1J/Kg=100 rads

21 ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΔΑΣΤΙΚΟΤΗΤΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Επεηδή ε βηνινγηθή δξαζηηθόηεηα ηεο αθηηλνβνιίαο (δει. ε βιάβε πνπ πξνθαιεί) εμαξηάηαη όρη κόλν από ηελ ελέξγεηα πνπ απνδίδεη ζηελ ύιε αιιά θαη από ηνλ ηύπν ηεο αθηηλνβνιίαο, νξίδεηαη ν ζπληειεζηήο ζρεηηθήο βηνινγηθήο δξαζηηθόηεηαο, RBE (Relative Biological Effectiveness), πνπ κεηξάεη ηε δξαζηηθόηεηα ηεο θάζε αθηηλνβνιία ζε ζρέζε κε ίδηα δόζε αθηίλωλ γ. Χξεζηκνπνηώληαο ηνλ RBE, νξίδεηαη ε κνλάδα πνπ ζηελ πξαγκαηηθόηεηα κεηξάεη ηε βηνινγηθή βιάβε από ηελ αθηηλνβνιία ζηνλ άλζξωπν, ε νπνία είλαη ην rem: rem = rad x RBE. 1sievert= 1 Sv=J/Kg=100 rem

22 ΕΦΑΜΟΓΕΣ Το φαινόμενο τθσ ραδιενζργειασ χρθςιμοποιείται ςιμερα: ςτθν ιατρικι για διαγνωςτικοφσ και κεραπευτικοφσ ςκοποφσ ςτθ βιομθχανία (ραδιογραφιςεισ, ακτινοβολθτζσ για αποςτείρωςθ υλικϊν, κ.λ.π.) ςτθν παραγωγι ενζργειασ ςτθ γεωργία, τθν ζρευνα και τθν εκπαίδευςθ. Μερικζσ από τισ ενδιαφζρουςεσ εφαρμογζσ τθσ ραδιενζργειασ που χρθςιμοποιοφνται από μθχανικοφσ - τεχνολόγουσ είναι: θ ραδιογράφθςθ, θ οποία ςτθρίηεται ςτθν διαφορετικι απορρόφθςθ των ακτίνων γ κατά τθ διζλευςι τθσ από τα διάφορα υλικά, θ χριςθ ραδιενεργϊν ιχνικετϊν είτε για ανίχνευςθ διαρροϊν ςτο δίκτυο φδρευςθσ, είτε για τθ μελζτθ τθσ φκοράσ μζρουσ μιασ μθχανισ.

23 Επίπεδα Δόζεο-Οιόζωκε έθζεζε 2 msv/yr (millisieverts τον χρόνο) Είναι θ ποςότθτα που κεωρείται αμελθτζα για κάκε άνκρωπο. 20 msv/y r Το όριο τθσ ενεργοφ δόςεωσ των επαγγελματικά εκτικεμζνων είναι 20 msv κατά τθ διάρκεια ενόσ ζτουσ και 100 msv κατά τθν περίοδο πζντε ςυνεχόμενων ετϊν (ΕΕΑΕ ) 100 msv/yr Από αυτι τθν ποςότθτα και πάνω αυξάνονται τα κροφςματα καρκίνου 1,000 msv Με μια μόνο ζκκεςθ ςε αυτι τθν ποςότθτα προκαλείται προςωρινι αδιακεςία με ςυμπτϊματα όπωσ ναυτία, χαμθλά λευκά αιμοςφαίρια, αλλά όχι κάνατοσ. Από εκεί και πζρα, τα ςυμπτϊματα τθσ αδιακεςίασ γίνονται πιο ζντονα ανάλογα με το πόςθ ϊρα είναι κάποιοσ εκτεκειμζνοσ. 5,000 msv Με μια μόνο ζκκεςθ ςε αυτι τθν ποςότθτα κα πεκάνουν όλοι όςοι εκτζκθκαν μζςα ςε ζναν μινα