Ионизирующее излучение (далее - ИИ) - это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т.е. это взаимодействие приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек. В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион - происходит первичная ионизация. К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц - корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).

Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5—8 см в воздухе. Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.

Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма. Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т.к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях). Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.).

Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения. Это поток электронов (β--излучение, или, чаще всего, просто β -излучение) или позитронов (β+-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов. Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.

Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц). При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки. Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.

Нейтронное излучение - еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.

Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д. Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.

Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.

Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение - внеядерного происхождения, гамма излучение - продукт распада ядер.

Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества. Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от - от 10 -12 до 10 -7 . Источник рентгеновских лучей - рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).

В рентгеновской трубке есть два электрода - катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости). Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки. Это одно его из свойств, основное для медицины - то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т.к. разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение - то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.

Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т.д.

Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др.) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла).

Проникающая радиация. Под проникающей радиацией понимают поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва во внешнюю среду

Под проникающей радиацией понимают поток гамма-лучей и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва во внешнюю среду. По своим физическим свойствам эти виды излучения различаются между собой, однако общим для них является способность распространяться в воздухе во все стороны на расстояния до 2,5-3 км. Время действия проникающей радиации 15-20 сек и определяется временем подъема облака взрыва на такую высоту, при которой гамма-излучение полностью поглощается толщей воздуха и не достигает поверхности земли. Необходимо различать проникающую радиацию, действующую всего несколько секунд и радиоактивное заражение местности, поражающее действие которого сохраняется в течение длительного времени. Основным источником гамма-излучения являются осколки деления ядерного горючего, находящиеся в зоне взрыва и радиоактивном облаке нейтроны при ядерном взрыве образуются при реакциях деления (в процессе цепной реакции), при термоядерном синтезе, а также в результате распада осколков деления. Нейтроны, образующиеся при реакциях деления и синтеза испускаются в течение долей микросекунды и называются мгновенными , а нейтроны образующиеся при распаде осколков деления – запаздывающими . Под действием нейтронов некоторые нерадиоактивные вещества становятся радиоактивными. Этот процесс называется наведенной активностью .

Нейтроны и гамма-излучение действуют практически одновременно. Хотя нейтроны испускаются, главным образом, в первые секунды, а гамма-излучение длится еще несколько секунд, этот факт существенного значения не имеет. В связи с чем поражающее действие проникающей радиации определяется суммарной дозой, получаемой от сложения доз гамма-излучения и нейтронов. Так называемые нейтронные боеприпасы , представляют собой ядерные боеприпасы с термоядерным зарядом малой мощности, отличающимся повышенным выходом нейтронного излучения. В нейтронном боеприпасе такие поражающие факторы, как ударная волна, световое излучение, радиоактивное заражение местности имеют второстепенное значение, а основным поражающим фактором взрыва нейтронного боеприпаса является проникающая радиация. В составе проникающей радиации в таком боеприпасе нейтронный поток преобладает над гамма-излучением.

Поражающее действие проникающей радиации на людей зависит от полученной дозы радиации , т.е. от количества поглощенной организмом энергии и связанной с этим степенью ионизации тканей. Результатом воздействия различных доз радиации на человека является острая лучевая болезнь (ОЛБ) .

Для защиты от проникающей радиации используются различные материалы, ослабляющие действие гамма-излучения и нейтронов. Эта способность материалов характеризуется величиной слоя половинного ослабления . Под этим понимают толщину материала, проходя через, которую гамма-излучение и поток нейтронов ослабляется в 2 раза. При этом следует помнить, что гамма-излучение ослабляется тем больше, чем плотнее вещество, например, свинец, бетон, сталь. Нейтронный поток сильнее ослабляется легкими материалами (вода, полиэтилен, парафин, стеклопластик), содержащими ядра легких элементов, таких как водород, углерод и др. Считается, что слой воды, толщина которого 70 см или слой парафина 650 см ослабляет поток нейтронов в 100 раз (Табл. 1).

Проникающая радиация представляет собой поток гамма-лучей и нейтронов, излучаемых из зоны ядерного взрыва.

Источниками проникающей радиации являются ядерная реакция и радиоактивный распад продуктов ядерного взрыва.

Время действия проникающей радиации не превышает 10-15 сек с момента взрыва. За это время заканчивается распад коротко живущих осколков деление, образовавшихся в результате ядерной реакции. Кроме того, радиоактивное облако поднимается на большую высоту и радиоактивные излучения поглощаются толщей воздуха, не достигая поверхности земли.

Проникающая радиация характеризуется дозой излучения , т. е. количеством энергии радиоактивных излучений, поглощенной единицей объема облучаемой среды. Доза излучения количественно характеризует ионизацию, которую потоки гамма-лучей и нейтронов могут произвести в воздушном объеме.

Процесс ионизации состоит в «выбивании» электронов из электронной оболочки атомов. Вследствие этого нейтральные в электрическом отношении атомы превращаются в разноименно заряженные частицы - ионы.

Проникающая радиация представляет собой сумму доз гамма-излучения и нейтронов.

Гамма-излучение , составляющее основную часть про­никающей радиации, возникает как непосредственно в момент взрыва в процессе взрывной ядерной реакции, так и после взрыва в результате радиоактивного захвата нейтронов ядрами атомов различных элементов. Действие гамма-излучения продолжается 10-15 сек.

За единицу измерения дозы излучений гамма-лучей принят рентген-специальная международная физиче­ская единица дозы (количество энергии).

Рентген - это такое количество гамма-излучения, которое при температуре 0° и давлении 760 мм создает в 1 см 3 сухого воздуха 2 млрд. пар ионов (точнее, 2,08-10 9). Обозначается рентген буквой р. Тысячная часть рентгена носит название миллирентгена и обозначается мр.

Поток нейтронов , возникающий при ядерном взрыве, содержит быстрые и медленные нейтроны, которые по-разному действуют на живые организмы. Доля нейтронов в общей дозе проникающей радиации меньше доли гамма-лучей. Она несколько увеличивается с уменьшением мощности ядерного взрыва.

Основным источником нейтронов при ядерном взрыве является цепная ядерная реакция. Поток нейтронов излучается в течение долей секунды после взрыва и может вызвать искусственную наведенную радиацию в металлических предметах и грунте. Наведенная радиоактивность наблюдается только в зоне, непосредственно прилегающей к месту взрыва.

Доза излучения потоком нейтронов измеряется специальной единицей - биологическим эквивалентом рентгена.

Биологический эквивалент рентгена (БЭР) - это доза нейтронов, биологическое воздействие которой эквива­лентно воздействию 1 р гамма-излучения.

Поражающее действие проникающей радиации на людей вызывается облучением , которое оказывает вредное биологическое действие на живые клетки организма. Сущность поражающего действия проникающей радиации на живые организмы заключается в том, что гамма-лучи и нейтроны ионизируют молекулы живых клеток. Эта ионизация нарушает нормальную жизнедеятельность клеток и при больших дозах приводит к их гибели. Клетки теряют способность к делению, в результате чего человек заболевает так называемой лучевой болезнью .

Поражение людей проникающей радиацией зависит от величины дозы облучения а времени, в течение которого эта доза получена.

Однократная доза облучения в течение четырех суток до 50 р, как и доза систематического облучения-до 100 р за десять дней, не вызывает внешних признаков заболевания и считается безопасной. Дозы облучения свыше 100 р вызывают заболевание лучевой болезнью.

В зависимости от дозы облучения различают три степени лучевой болезни: первую (легкую), вторую (среднюю) и третью (тяжелую).

Лучевая бcлeзнь первой степени возникает при общей дозе облучения 100 - 200р Скрытый период продолжается две-три недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры. В крови уменьшается содержание белых кровяных шариков. Лучевая болезнь первой степени излечима.

Лучевая болезнь второй степени возникает при общей дозе обличения 200 - 300 р. Скрытый период длится около недели, после чего появляются такие же признаки заболевания, что и при лучевой болезни первой степени, по в более ярко выраженной форме. При активном лечении наступает выздоровление через1,5-2 месяца.

Лучевая болезнь третьей степени возникает при общей дозе облучения 300-500 р. Скрытый период сокращается до нескольких часов. Болезнь протекает более интенсивно. При активном лечении выздоровление наступает через несколько месяцев.

Доза облучения свыше 500 р для человека обычно считается смертельной.

Дозы проникающей радиации зависят от вида, мощности взрыва и расстояния от центра взрыва. Значения радиусов, на которых возможны различные дозы проникающей радиации при взрывах различной мощности, приводятся в табл 8.

Файл установки «Гамма-Поток. Гидравлический расчет» возможно получить по запросу.

В ПО встроено лицензионное соглашение.

В версии 1.1.0.1 программного комплекса «Гамма-Поток» внесены следующие изменения и дополнения:

1. Раздел « Расчет массы газа»:

1.1 Расширена номенклатура модулей:

• Добавлен модуль объемом 160л. на давление 60 бар.
• Добавлены модули объемом 80л. и 100л. на давление 150 бар с диаметром ЗПУ 40мм для Хладона 23.
• Введена линейка модулей типа МПУ для СО2 с диаметром ЗПУ 12мм.

1.2. Для ГОТВ Хладон ФК-5-1-12 введены два значения нормативной концентрации:

• нормативная концентрация Сн 4.2% в соответствии с действующей редакцией СП5.13130-2009 (изм. №1)
• нормативная концентрация Сн 5.4% в соответствии с проектом новой редакции СП5.13130 в ред. 2015г.

1.3. Исправлено отображение остатка ГОТВ в трубной разводке

2. Раздел «Гидравлический расчет»:

2.1. Введены специальные насадки для ГОТВ Хладон ФК-5-1-12

2.2.Уточнены коэффициенты гидравлических сопротивлений элементов трубопровода (поворот, тройник)

2.3. Уточнены дополнительные потери на вертикальных участках трубопровода.

Программное обеспечение «Гамма-Поток» возможно использовать в течение 10 дней с момента установки в тестовом режиме без ограничения функционала. Далее следует пройти регистрацию для получения Регистрационного ключа.

Алгоритм регистрации:

1. В окне «Регистрационная информация» нажать на кнопку «Получить регистрационный ключ».
2. В открывшемся окне «Регистрация пользователя программы Гамма-Поток» заполнить поля данных.

Нажимая кнопку «ОК» Вы подтверждаете достоверность указанных данных и соглашаетесь на хранение и обработку данных компанией ООО «НПО Пожарная автоматика сервис».
Далее, Программа сформирует регистрационный файл и предложит его сохранить на Ваш компьютер.
Для получения регистрационного ключа необходимо переслать данный файл в наш адрес. В ответном письме мы вышлем ключ к программе.

Использование собранной информации.

Мы не распространяем полученную информацию ни для каких целей, в том числе не передаем ее третьей стороне. Полученная от Вас информация может быть раскрыта только в случаях, оговоренных законодательством РФ или по Вашей письменной просьбе.

Часто задаваемые вопросы

Проанализировав часто задаваемые вопросы проектировщиков, нашими специалистами были разработаны:

• файл расчета максимального рабочего давления для труб с разной толщиной стенки (xls, ~21Кб) ;
• файл расчета площади проема для сброса избыточного давления (xls, ~62Кб) .

1. Вопрос : почему в программе используются трубы и фитинги, которые невозможно купить на рынке.
Ответ :

• Про трубы: в базу ПО «Гамма-Поток» введен сортамент труб согласно ГОСТ 8732 и ГОСТ 8734. В отчете к гидравлическому расчету выдаются РЕКОМЕНДУЕМЫЕ типы труб, выбранные программой. Однако, пользователь программы может самостоятельно создать свой пользовательский список с сортаментом труб, основываясь на возможности приобретения его в своем регионе. Также, при обращении к нам с задачей по выполнению гидравлического расчета, проектировщик может указать нужный для него перечень труб. Для проверки правильности выбора толщины стенки трубы, проектировщик может воспользоваться файлом «Расчета максимального рабочего давления для труб с разной толщиной стенки» выложенным на нашем сайте.
• Про фитинги: В отчете к гидравлическому расчету выдаются РЕКОМЕНДУЕМЫЕ типы фитингов, выбранные программой. Стандартная номенклатура отводов по ГОСТ 17375 и тройников по ГОСТ 17376 является очень ограниченной и недостаточной для выполнения проектных расчетов. Поэтому, в базу ПО «Гамма-Поток» введен сортамент фитингов, который включает как стандартный сортамент отводов и тройников согласно указанным ГОСТ, так и размерный ряд фитингов (с шагом по внутреннему диаметру 1 мм), который может быть изготовлен индивидуально в соответствии с требованиями указанных ГОСТ специализированными предприятиями. Также, нормами не запрещено применение фитингов, которые могут быть изготовлены монтажными организациями самостоятельно из труб по ГОСТ 8732 и ГОСТ 8734 .

2. Вопрос : почему в ПО «Гамма Поток» не предусмотрен расчет площади проема для сброса избыточного давления в соответствии с СП 5.13130.2009
Ответ :

• мы не включили указанный расчет в программу гидравлического расчета осознано, т.к. считаем, что он лишь косвенно связан с гидравлическим расчетом и требует отдельного осмысления, сбора исходных данных, связанных со строительными конструкциями.
• в помощь проектировщику для выполнения этого расчета самостоятельно, нами разработана

Это самый широкий диапазон электромагнитного спектра, поскольку он не ограничен со стороны высоких энергий. Мягкое гамма-излучение образуется при энергетических переходах внутри атомных ядер, более жесткое - при ядерных реакциях. Гамма-кванты легко разрушают молекулы, в том числе биологические, но, к счастью, не проходят через атмосферу. Наблюдать их можно только из космоса.

Гамма-кванты сверхвысоких энергий рождаются при столкновении заряженных частиц, разогнанных мощными электромагнитными полями космических объектов или земных ускорителей элементарных частиц. В атмосфере они крушат ядра атомов, порождая каскады частиц, летящих с околосветовой скоростью. При торможении эти частицы испускают свет, который наблюдают специальными телескопами на Земле.

При энергии свыше 10 14 эВ лавины частиц прорываются до поверхности Земли. Их регистрируют сцинтилляционными датчиками. Где и как образуются гамма-лучи ультравысоких энергий, пока не вполне ясно. Земным технологиям такие энергии недоступны. Самые энергичные кванты - 10 20 –10 21 эВ , приходят из космоса крайне редко - примерно один квант в 100 лет на квадратный километр.

Источники

Изображение получено в 2005 году гамма-телескопом HESS . Оно стало подтверждением того, что остатки сверхновых служат источниками космических лучей - энергичных заряженных частиц, которые, взаимодействуя с веществом, порождают гамма-излучение (см. ). Ускорение частиц, по всей видимости, обеспечивается мощным электромагнитным полем компактного объекта - нейтронной звезды, которая образуется на месте взорвавшейся сверхновой.

Столкновения энергичных заряженных частиц космических лучей с ядрами атомов межзвездной среды порождают каскады других частиц, а также гамма-квантов. Этот процесс аналогичен каскадам частиц в земной атмосфере, которые возникают под воздействием космических лучей (см. ). Происхождение космических лучей с самыми высокими энергиями еще изучается, но уже есть данные, что они могут генерироваться в остатках сверхновых звезд .

Аккреционный диск вокруг сверхмассивной черной дыры (рис. художника )

В ходе эволюции крупных галактик в их центрах образуются сверхмассивные черные дыры, массой от нескольких миллионов до миллиардов масс Солнца. Они растут за счет аккреции (падения) межзвездного вещества и даже целых звезд на черную дыру.

При интенсивной аккреции вокруг черной дыры образуется быстро вращающийся диск (из-за сохранения момента вращения падающего на дыру вещества). Из-за вязкого трения слоев, вращающихся с разной скоростью, он всё время разогревается и начинает излучать в рентгеновском диапазоне.

Часть вещества при аккреции может выбрасываться в виде струй (джетов) вдоль оси вращающегося диска. Этот механизм обеспечивает активность ядер галактик и квазаров. В ядре нашей Галактики (Млечного Пути) также располагается черная дыра. В настоящее время ее активность минимальна, однако по некоторым признакам около 300 лет назад она была значительно выше.

Приемники

Расположен в Намибии, состоит из 4 параболических тарелок диаметром 12 метров, размещенных на площадке размером 250 метров. На каждой из них закреплено 382 круглых зеркала диаметром 60 см , которые концентрируют тормозное излучение, возникающее при движении энергичных частиц в атмосфере (см. схему телескопа).

Телескоп начал работать в 2002 году. Он в равной мере может использоваться для регистрации энергичных гамма-квантов и заряженных частиц - космических лучей. Одним из главных его результатов стало прямое подтверждение давнего предположения о том, что остатки вспышек сверхновых звезд являются источниками космических лучей.

Когда энергичный гамма-квант входит в атмосферу, он сталкивается с ядром одного из атомов и разрушает его. При этом порождается несколько обломков атомного ядра и гамма-квантов меньшей энергии, которые по закону сохранения импульса движутся почти в том же направлении, что и исходный гамма-квант. Эти обломки и кванты вскоре сталкиваются с другими ядрами, образуя в атмосфере лавину частиц.

Большинство этих частиц имеет скорость, превышающую скорость света в воздухе. Вследствие этого частицы испускают тормозное излучение , которое достигает поверхности Земли и может регистрироваться оптическими и ультрафиолетовыми телескопами. Фактически сама земная атмосфера служит элементом гамма-телескопа. Для гамма-квантов сверхвысоких энергий расходимость пучка, достигающего поверхности Земли, составляет около 1 градуса. Этим определяется разрешающая способность телескопа.

При еще более высокой энергии гамма-квантов до поверхности доходит сама лавина частиц - широкий атмосферный ливень (ШАЛ). Их регистрируют сцинтилляционными датчиками. В Аргентине сейчас строится обсерватория имени Пьера Оже (в честь первооткрывателя ШАЛ) для наблюдения гамма-излучения и космических лучей ультравысоких энергий. Он будет включать несколько тысяч цистерн с дистиллированной водой. Установленные в них ФЭУ будут следить за вспышками, происходящими в воде под воздействием энергичных частиц ШАЛ.

Орбитальная обсерватория, работающая в диапазоне от жесткого рентгена до мягкого гамма-излучения (от 15 кэВ до 10 МэВ ), была выведена на орбиту с космодрома Байконур в 2002 году. Обсерватория построена Европейским космическим агентством (ESA) при участии России и США. В конструкции станции использована такая же платформа, как и в ранее запущенной (1999) европейской рентгеновской обсерватории XMM-Newton.

Электронное устройство для измерения слабых потоков видимого и ультрафиолетового излучения. ФЭУ представляет собой электронную лампу с фотокатодом и набором электродов, к которым приложено последовательно возрастающее напряжение с суммарным перепадом до нескольких киловольт.

Кванты излучения падают на фотокатод и выбивают из него электроны, которые движутся к первому электроду, образуя слабый фотоэлектрический ток. Однако по пути электроны ускоряются приложенным напряжением и выбивают из электрода значительно большее число электронов. Так повторяется несколько раз - по числу электродов. В итоге поток электронов, пришедший от последнего электрода к аноду, увеличивается на несколько порядков по сравнению с первоначальным фотоэлектрическим током. Это позволяет регистрировать очень слабые световые потоки, вплоть до отдельных квантов.

Важная особенность ФЭУ - быстрота срабатывания. Это позволяет использовать их для регистрации скоротечных явлений, таких как вспышки, возникающие в сцинтилляторе при поглощении энергичной заряженной частицы или кванта.