Радіоактивність – це самовільне перетворення нестійких ізотопів хімічного елемента в інші ізотопи (звичайно іншого елемента), яке супроводжується випусканням елементарних частинок, атомних ядер та жорсткого електромагнітного випромінювання.

Розрізняють природну радіоактивність (тобто радіоактивність ізотопів, які існують у природі) та штучну радіоактивність (радіоактивність ізотопів, які отримують при ядерних реакціях).

Радіоактивними є всі хімічні елементи з порядковим номером, більшим за 83, а також деякі хімічні елементи з меншими порядковими номерами. Тому джерелами радіоактивності є ті об’єкти, прилади, установки і т. ін., які містять вказані елементи. Зокрема, джерелами радіоактивності є AEC, дослідницькі ядерні реактори, медичні установи, в яких використовуються радіоактивні ізотопи, місця захоронення радіоактивних відходів та ін.

Джерелом радіоактивності є також ядерна зброя.

Ядерною зброєю називають зброю, вражаюча дія якої базується на використанні енергії, що виділяється у вигляді вибуху при ядерних перетвореннях.

До ядерних боєприпасів належать оснащені ядерними зарядами бойові частини ракет, авіаційні бомби, артилерійські снаряди, ядерні фугаси. Пристрої, які використовуються для здійснення вибухового процесу та звільнення ядерної енергії, називаються ядерними зарядами.

За характером вибухових реакцій вони поділяються на три основні види: ядерні (використання енергії ділення радіоактивних речовин), термоядерні (використання енергії синтезу атомних ядер), нейтронні (з підвищеним виходом нейтронного потоку).

Ядерні боєприпаси мають потужність від декількох тонн до десятків мегатонн.

Залежно від розташування центру вибуху розрізняють наземний, надводний, повітряний, висотний, підземний, підводний ядерний вибух.

У разі вибуху ядерного боєприпасу утворюються такі уражаючі фактори: ударна повітряна хвиля, світлове випромінювання, проникаюча радіація, радіоактивне зараження місцевості, електромагнітний імпульс.

Хмара ядерного вибуху містить у собі дуже велику кількість радіоактивних речовин. По шляху цієї хмари радіоактивні речовини випадають на землю, внаслідок чого виникає радіоактивне зараження місцевості, об’єктів, повітря тощо.

Типи радіоактивного випромінювання

У разі вибуху ядерного боєприпасу протягом 10–15 с діє дуже потужне радіоактивне випромінювання, яке в своєму складі має альфа-, бета-, гамма- і нейтронне випромінювання. Ці ж типи випромінювання супроводжують будь-який радіоактивний розпад. Загальна подібність радіоактивного випромінювання різних типів – можливість іонізувати атоми і молекули речовини, в якій вони розповсюджуються.

Альфa-випромінювання – це потік альфа-частинок з початковою швидкістю 20 000 км/с. При альфа-розпаді з ядра вилітає порівняно важка альфа-частинка, яка являє собою ядро атома гелію. Енергія альфа-частинки, яка вилетіла, досить висока – 5–10 MeB – майже в мільйон разів більша від енергії електрона в атомі. У зв’язку з цим альфа-частинки, проходячи через речовину, спричиняють у ній значні зміни внаслідок іонізації та збудження атомів.

Альфа-частинка взаємодіє найефективніше з речовиною тому, що має великий заряд і відносно малу швидкість. Унаслідок цього є великою її іонізаційна можливість, а проникаюча здатність – незначна. Аркуш паперу повністю затримує альфа-частинки. Надійним захистом від альфа-частинок при зовнішньому опроміненні є одяг людини.

Бета-випромінювання – це потік бета-частинок. Бета-частинкою називається електрон або позитрон, який випромінює енергію і його швидкість близька до швидкості світла. Їх заряд менший, а швидкість більша, ніж у альфа-частинок. У зв’язку з цим бета-частинки мають меншу іонізуючу та більшу проникаючу здатність, ніж альфа-частинки.

Бета-частинки повністю поглинаються віконним і автомобільним склом та сталевими екранами у декілька міліметрів. Одяг людини поглинає близько 50 % бета-частинок. Оскільки альфа- і бета-випромінювання мають невелику проникаючу здатність, то вони небезпечніші при потраплянні в організм людини чи безпосередньо на шкіру.

Гамма-випромінювання представляє собою електромагнітне випромінювання, яке виділяється ядрами атомів при радіоактивних перетвореннях. Гамма-випромінювання супроводжується бета-розпадом, а інколи альфа-розпадом.

За своєю природою гамма-випромінювання подібне до рентгенівського, але має значно більшу енергію. Розповсюджується із швидкістю світла.

Гамма-кванти не мають електричного заряду, тому їх іонізуюча здатність значно нижча, ніж у альфа- та бета-частинок. Поряд з цим гамма-випромінювання має найбільшу проникну здатність і є основним фактором уражаючої дії радіоактивних випромінювань.

Нейтронне випромінювання – це потік нейтронів. Швидкість розповсюдження нейтронів досягає 20 000 км/с. Нейтрони не мають електричного заряду, тому легко проникають в ядра атомів і захоплюються ними. Нейтронне випромінювання має сильну вражаючу дію при зовнішньому опромінюванні.

Характеристики радіоактивності

Шкідливий вплив радіоактивного випромінювання на живі організми зумовлений, зокрема, тим, що це випромінювання іонізує атоми цих організмів. Суть процесу іонізації полягає в тому, що під дією радіоактивного випромінювання електрично нейтральні за нормальних умов атоми і молекули речовин розпадаються на пари позитивно та негативно заряджених частинок-іонів. Іонізація речовин супроводжується змінами їх основних фізико-хімічних властивостей, а для біологічної тканини – порушенням її життєдіяльності. Як одне, так і інше за певних умов може порушити роботу окремих елементів, приладів і систем промислового обладнання, а також викликати ураження людей.

Основним параметром, який характеризує дію ядерного випромінювання, є поглинута доза радіації (доза опромінювання). Доза радіації – це кількість енергії радіоактивного випромінювання, яка поглинута одиницею маси опромінюваної речовини. Доза прямо пропорційна інтенсивності випромінювання і тривалості його дії. Одиницею дози радіації є 1 Дж/кг.

Для вимірювання дози рентгенівського випромінювання та гамма-випромінювання використовується позасистемна одиниця – рентген (1 P).

Рентген – це така доза гамма-випромінювання, під дією якої в одному кубічному сантиметрі сухого повітря за нормальних умов (температура 0 С, тиск 105 Па) утворюється 2,08 млрд пар іонів, кожен з яких має заряд, рівний за модулем заряду електрона. Це відповідає поглинутій енергії близько 88 ерг (1ерг = 10-7 Дж) на
1 г повітря.

Характеристикою ступеня дії випромінювання є потужність дози (рівень радіації) – це доза, віднесена до одиниці часу (доза, яка накопичується протягом одиниці часу). Рівень радіації вимірюють у рентгенах за годину (1 Р/год).

У зв’язку з тим, що окремі види випромінювання мають різну біологічну ефективність (при різних затратах енергії на іонізацію проводять різні біологічні дії, наприклад, нейтрони і гамма-кванти), введено поняття біологічної дози. Її одиницю прийнято називати “бер” (біологічний еквівалент рентгена) – це доза випромінювання будь-якого виду енергії на тканини живого організму, еквівалентна дії 1 рентгена гамма- випромінювання.

Уражаюча дія проникаючої радіації характеризується дозою випромінювань, поглинутих одиницею маси опромінюваного середовища. Дози бувають експозиційними і поглиненими. Експозиційна доза в основному вимірюється рентгенами. Вона досить надійно характеризує потенційну небезпеку дії іонізуючих випромінювань при загальному і рівномірному опроміненні тіла людини. Поглинена доза вимірюється в радах: 1рад = 0,01 Дж/кг. Поглинена доза точніше визначає дію іонізуючих випромінювань на біологічні тканини організму, які мають різний атомний склад і щільність. Доза випромінювання залежить від типу ядерного заряду, потужності та виду вибуху, а також від відстані до центру вибуху.

Проникаюча радіація небезпечна за своїми наслідками для здоров’я людини. Маючи велику енергію, гамма-промені та нейтрони проникають глибоко в тканини організму та іонізують їх, а це призводить до променевої хвороби. Проникаюча радіація уражає кровотворні органи: кістковий мозок, лімфатичні залози, селезінку. Це призводить до різкого зменшення кількості лейкоцитів і протистояння організму інфекційним захворюванням.

Залежно від отриманої дози радіації розрізняють 4 ступені променевої хвороби:

1-й ступінь: поглинута доза випромінювання 100–200 рентген, спостерігається загальна слабкість, періодичне підвищення температури, почуття важкості в голові, запаморочення, нудота. Променева хвороба першого ступеня виліковна;

2-й ступінь: 200–400 рентген, симптоми захворювання виражені яскравіше. При активному лікуванні одужання наступає через 1,5–2 місяці. Смертність сягає 20 %;

3-й ступінь: 400–600 рентген, тяжкий загальний стан, непритомність, крововиливи в шкіру та слизові оболонки в області ясен. Унаслідок ослаблення захисних функцій організму виникають інфекційні захворювання. Якщо не проводити лікування, то смертність сягає 80 % часто від інфекційних захворювань;

4-й ступінь: більше 600 рентген, дуже тяжкий стан. Якщо лікування не проводити протягом двох тижнів, то настає смерть.