Материалы к уроку

Ш.Г.Зиятдинов,
лицей при Бирском ГПУ, Башкортостан

Радиометрические ребусы

Основные радиометрические величины. 11-й класс

Мой интерес к радиации связан с тем, что в свое время я защитил кандидатскую диссертацию по радиационной физике полимерных диэлектриков, т.е. что-то я знаю в этой области. В последние годы в институте я читал студентам спецкурсы в этой области. Это было продиктовано и тем, что в Башкирии строили АЭС. Однако в результате референдума (1990 г.) строительство закрыли (я надеялся тогда, что «приостановлено до лучших времен»). И вот, к атомной проблеме в Башкортостане вернулись и решили возобновить строительство Башкирской АЭС. Интерес к ядерной энергетике у населения велик и неоднозначен. Думаю, что ближе всего к населению находится учитель физики и только он в данный момент времени более или менее квалифицированно может объяснить проблемы, связанные с радиацией. Еще проще вести учителю просветительскую работу через учащихся. В конце концов именно учащиеся – новые граждане, будущие квалифицированные специалисты, им определять, как дальше жить.


П.Брейгель. Вавилонская башня. 1563

Ряд серьезных аварий на различных АЭС и особенно Чернобыльская катастрофа подорвали веру общественности в безопасность атомной энергетики, породили недоверие и страх перед ядерной технологией. В этих условиях атомная энергетика сможет получить перспективы для развития только в том случае, если специалисты докажут общественности ее приемлемость, т.е. надежность, безопасность и экономическую эффективность, если специалисты займутся просветительской работой с целью распространения квалифицированной информации среди населения обо всех сторонах современной энергетики и, в частности, ядерной.

В связи с этим считаем, что таким важнейшим и, на первый взгляд, трудным понятиям ядерной экологии, как радиация, радиоактивность, особенно их количественным характеристикам, следует уделить больше внимания. Внимание к количественным характеристикам радиоактивности обуславливается повышенным интересом населения ко всему, что связано с ионизирующими излучениями высоких энергий (ИИВЭ) – с радиацией. В самом деле, в печати и литературе, связанной с ядерной энергетикой, появляются множество радиометрических величин (Бк, Ки, Гр, Кл/кг, Гр, рад, Р, Зв, бэр и т.п.). Нетрудно догадаться, что неправильное толкование этих величин, их численных значений без сопоставления с известными физическими величинами, характеристиками живой и неживой материи, может привести к недоверию, радиофобии и т.п. Трудность заключается в том, что в некоторых учебниках, учебных пособиях, справочниках многие понятия и факты в области радиации трактуются неверно, приводятся ошибочные иллюстрации, а в вузовских курсах эти понятия игнорируются полностью.

Но вместе с тем уже учащиеся 11-го класса хорошо информированы в области физики, химии, биологии, владеют многими разделами современной математики, что вполне достаточно для раскрытия многих сторон понятия радиоактивность. Изучение этого понятия рекомендуется проводить в следующей последовательности:

– Понятия радиоактивность как явление и радиоактивность А как физическая величина. Единица А. Внесистемные единицы.
– Энергетические характеристики радиоактивности – поглощенная доза Eп, эквивалентная доза облучения D. Единицы Eп и D. Внесистемные единицы.
– Экспозиционная доза Eэ. Единицы. Внесистемные единицы.
– Связь между радиометрическими величинами.
– Измерение радиометрических величин на местности (радиационный фон).

Введение радиометрических величин радиоактивность, поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы облучения и соответствующих единиц ни у студентов, ни у учащихся в целом не вызывает особых затруднений. На уроках достаточно легко проанализировать многие связанные с ними факты и задачи.

Радиоактивность определяется как число распадов радиоактивных ядер в единицу времени:

где – известные из школьной программы формулы закона радиоактивного распада ядер химических элементов. Очевидно, что величины l и T1/2 (период полураспада) связаны обратно пропорциональной зависимостью:

Из формулы (1) вытекают соответствующие единицы активности:

Таблица 1

Вид излучения

k

 
Рентгеновское и g-излучение
Электронно-позитронное и b-излучение
Тепловые нейтроны энергией 20 РєСЌР’
Быстрые нейтроны энергией 0,1–10 МэВ
Протоны энергией менее 10 МэВ
a-частицы энергией менее 10 МэВ
Корпускулярное излучение тяжелых ядер отдачи

1
1
3
10
10
20
20

Поглощенная доза облучения определяется как энергия ИИВЭ, поглощенная единицей массы облучаемого вещества:

Из формулы (2) очевидны единицы:

Экспозиционная доза облучения определяется как количество заряда ??обеих пар носителей зарядов, которые образуются в результате завершения всех ионизационных процессов в единице массы облучаемого вещества:

Единицы:

Эквивалентная доза облучения. Проходя через вещество, ИИВЭ оставляют за собой шлейф из множества ионов различных кинетических энергий. Происходит разрушение или повреждение молекул живой ткани. Характер последствий этих явлений представляет больший интерес для биологов, чем для физиков и других специалистов. Однако из-за всеобщего интереса к биологическим эффектам возникает необходимость введения дополнительных радиометрических величин, связанных с воздействием ИИВЭ на биологические объекты, а в конечном счете и на человека. Единицами эквивалентной дозы облучения являются:

  • РІ СИ: зиверт (Р—РІ);
  • внесистемная: Р±СЌСЂ.

Таблица 2

Характеристики

Активность

Экспозиционная доза

Поглощенная доза

Эквивалентная доза
Обозначения

Рђ

EСЌРєСЃРї

EРї

DСЌРєРІ
Единица:

в СИ
внесистемная

  

1 Р‘Рє = 1 СЂР°СЃРїР°Рґ/СЃ
1 РљРё

  

1 РљР»/РєРі
1 Р 

  

1 Р“СЂ = 1 Р”Р¶/РєРі
1 рад

  

1 Р—РІ
1 Р±СЌСЂ
Взаимосвязь 1 РљРё = 3,7 вЂў 1010 Р‘Рє 1 РљР»/РєРі = 3,88 вЂў 103 Р 
1 Р  = 2,58 вЂў 10–4 РљР»/РєРі		 1 Р“СЂ = 100 рад 1 Р—РІ = 100 Р±СЌСЂ

Как показывает анализ литературы, привлечение эквивалентной РґРѕР·С‹ облучения РїСЂРё описании радиационных эффектов порождает определенные трудности. РќРѕ эти трудности, как нам представляется, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј связаны СЃ невнимательностью (?!) авторов, составителей справочников, РїРѕСЃРѕР±РёР№, РєРЅРёРі, которые, казалось Р±С‹, сами РІ первую очередь должны дать точные понятия, определения физических величин, наиболее точную информацию. Р’ самом деле, простое сопоставление сведений РёР· различных источников [1–19] наводит РЅР° РІРѕРїСЂРѕСЃС‹. Р’ самом определении нет четкости – эквивалентно какой РґРѕР·Рµ: поглощенной или экспозиционной? Р’ большинстве случаев эквивалентная РґРѕР·Р° связывается СЃ поглощенной, Рё для всех типов излучений дается простая формула D = k EРї, РіРґРµ k – коэффициент качества (КОБЭ). Значения k для основных типов излучения приведены РІ табл. 1 [4, 7, 16] (РїСЂРё этом РїСЂРёРЅСЏС‚ следующий состав РјСЏРіРєРѕР№ биологической ткани, РїРѕ массе: 76,2% кислорода; 11,1% углерода; 10,1% РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°; 2,6% азота).

РЎ определением зиверта как единицы эквивалентной РґРѕР·С‹ поглощенного излучения D РІ СИ проблем нет. Р’Рѕ всех справочниках Рё РїРѕСЃРѕР±РёСЏС… указывается, что 1 Р—РІ – это эквивалент поглощенной РґРѕР·С‹ 1 Гр (для рентгеновского, g- Рё b-излучений 1 Р—РІ = 1 Гр, С‚.Рµ. k = 1).

Однако с определением наиболее распространенной внесистемной единицы эквивалентной дозы бэр дело сложнее, и здесь нет единодушия. При этом справочники и пособия можно разделить на три группы.

Р’ первой РіСЂСѓРїРїРµ эквивалентную РґРѕР·Сѓ связывают СЃ поглощенной РґРѕР·РѕР№ излучения (как Рё РІ СИ) Рё соответствующую внесистемную единицу логично называют биологическим эквивалентом рада, – отсюда аббревиатура Р±СЌСЂ [2–4, 10–12]. РўРѕРіРґР° очевидно Рё равенство: 1 Р—РІ = 100 Р±СЌСЂ.

Р’Рѕ второй РіСЂСѓРїРїРµ единицу эквивалентной РґРѕР·С‹ связывают СЃ экспозиционной РґРѕР·РѕР№ излучения Рё соответствующую внесистемную единицу эквивалентной РґРѕР·С‹ логично называют биологическим эквивалентом рентгена (тоже Р±СЌСЂ) [8, 13, 15, 17, 18]. Между тем, как показывают расчеты, приведенное РІ этих РїРѕСЃРѕР±РёСЏС… равенство 1 Р—РІ = 100 Р±СЌСЂ неверно. Р’ самом деле, РІСЃРїРѕРјРЅРёРј определение единицы экспозиционной РґРѕР·С‹ 1 Р : РІ 1 СЃРј3 РІРѕР·РґСѓС…Р° должно образовываться n = 2,08 вЂў 109 пар РёРѕРЅРѕРІ. РџСЂРё средней энергии РЅР° РѕРґРёРЅ акт ионизации приходится EРё = 34 СЌР’, С‚.Рµ. РїСЂРё пересчете РЅР° 1 Рі РІРѕР·РґСѓС…Р° получается, что 1 Р  является эквивалентом 0,114 СЌСЂРі/СЃРј3 В» 87,7 СЌСЂРі/Рі В» 0,877 рад. Таким образом, соотношение между поглощенной РґРѕР·РѕР№ излучения, выраженной РІ радах, Рё экспозиционной РґРѕР·РѕР№ фотонного излучения, выраженной РІ рентгенах, для РІРѕР·РґСѓС…Р° имеет РІРёРґ: 1 Р  В» 0,877 рад! РџРѕ-РІРёРґРёРјРѕРјСѓ, тот факт, что 1 Р  практически эквивалентен 1 рад, позволяет РјРЅРѕРіРёРј авторам считать Р±СЌСЂ эквивалентом рентгена, Р° РЅРµ рада, как этого требует определение единицы эквивалентной РґРѕР·С‹.

Рђ РІ третьей РіСЂСѓРїРїРµ литературных источников [3, 5, 11, 14] авторы молчаливо либо РёРіРЅРѕСЂРёСЂСѓСЋС‚ эту внесистемную единицу, либо без пояснений отмечают, что 1 Р—РІ = 102 Р±СЌСЂ, РїСЂРё этом просто записывают, что Р±СЌСЂ – это внесистемная единица, РЅРµ раскрывая ее происхождение.

А история такова: до 1963 г. единица бэр определялась как биологический эквивалент рентгена, отсюда и ее название. Но с 1963 г. бэр определяется как биологический эквивалент рада. Авторам пособий и справочников следовало бы иметь это в виду.

Считаем необходимым на занятиях обращать больше внимания на установленные соотношения между единицами радиометрических величин в СИ и их внесистемными единицами. Чтобы легче было ориентироваться в различных радиометрических величинах, в их системных и внесистемных единицах, рекомендуем заполнить табл. 2.

Очевидно, что все радиометрические приборы – счетчики, дозиметры (бытовые, специальные, научные) – в зависимости от назначения и конструкции градуируются в указанных выше единицах, и чаще всего в наиболее распространенных единицах эквивалентной дозы облучения. Естественно, что один и тот же прибор может быть использован для измерения целого набора различных радиометрических величин, и как результат в литературе появляется всевозможный ребус из величин, фактов, сведений, который необходимо решать как специалисту, так и простому обывателю. Например, в настоящее время все хотят узнать состояние радиационной обстановки там, где они живут, всех интересует понятие о ПДД – предельно допустимой дозе излучения – и т.д. В последние годы в продаже появились различные дозиметрические приборы, цены на которые вполне доступны. Однако возникает проблема, связанная с тем, что эти приборы отградуированы на различные единицы, и пользователю трудно определить, что он измеряет [6, 19].

В связи с вышеизложенным нетрудно догадаться, что в литературе можно встретить множество противоречивых, неверных фактов, неточной информации. Эта информация в дальнейшем попадает в вузовские и школьные курсы физики и экологии, справочники, пособия, периодическую печать и т.д. Неправильное толкование этих фактов может привести к нежелательным последствиям (неправдивой информации, порождению слухов, радиофобии и т.д.). А если возьмемся читать периодику? Для кого газеты и журналы печатаются? Очевидно, для широкого круга читателей.

Таблица 3 [20]

Экспозиционная доза излучения, мКл/кг

Действие радиации на организм человека
Р€ 5 (Р€ 20 Р ) Явных повреждений нет
5–12,5 (20–50 Р ) Легкое изменение состава РєСЂРѕРІРё
12,5–25 (50–100 Р ) Изменение состава РєСЂРѕРІРё, плохое самочувствие
25 (100 Р ) Критическая РґРѕР·Р°, после превышения которой появляются признаки лучевой болезни
25–50 (100–200 Р ) Легкая степень болезни (слабость, головная боль, тошнота, покраснение кожи, предрасположенность Рє инфекции); смертельные случаи РЅРµ наблюдаются; выздоровление РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ через 1–2 месяца, полное восстановление – через 2–4 месяца
50–100 (200–400 Р ) Средняя степень болезни (усиление прежних эффектов, расстройство желудка, бессонница, температура 38 В°РЎ, кровотечения); необходимо переливание РєСЂРѕРІРё, С‚.Рє. поражаются кроветворные ткани; РІ результате осложнений возможна смерть; выздоровление через 4–5 месяцев
100
(или 400 Р , или 4 Р—РІ)		 Полулетальная РґРѕР·Р° (смертность РІ 50% случаев через 30 дней после облучения) – летальный РёСЃС…РѕРґ без специального лечения
100–150 (400–600 Р ) Тяжелая степень болезни (плохое состояние, температура РґРѕ 40 В°РЎ, отказ РѕС‚ пищи, инфекционные осложнения); возможно оздоровление через 5–10 месяцев; РІ тяжелых случаях – смерть через 10–36 дней
150
(или 600 Р , или 6 Р—РІ)		 Летальная РґРѕР·Р° РїСЂРё отсутствии лечения (смертность около 100%)
150–250
(600–1000 Р)		 Крайне тяжелая степень болезни (сознание затемненное, лихорадка, рвота, боли, поражение водно-солевого обмена, кроветворных тканей) со смертельным исходом через 2 недели. Необходима пересадка костного мозга, дающая небольшой шанс на выживание
1250 и более
(5000 Р  Рё более)		 Поражается уже Рё центральная нервная система; смерть наступает через 2 РґРЅСЏ
20 000 Р  Мгновенная смерть (так называемая «гибель РїРѕРґ лучом»)

Таблица 4

Причина облучения человека

Эквивалентная доза
РјР±СЌСЂ РјР—РІ
Просмотр одного хоккейного матча по телевизору

Ежедневный трехчасовой просмотр ТВ-передач в течение года

Перелет самолетом РЅР° расстояние 2400 РєРј

Фоновое космическое излучение на уровне моря в течение года

Фоновое космическое излучение РЅР° высоте 2 РєРј над уровнем РјРѕСЂСЏ РІ течение РіРѕРґР°

Фоновое космическое излучение РЅР° высоте 10 РєРј РІ течение РіРѕРґР°

Фоновое космическое излучение РЅР° высоте 20 РєРј РІ течение РіРѕРґР°

Фоновое (общее, естественное) излучение в течение года

Фоновое излучение в течение 70 лет*

Сеанс:    флюорографии

рентгенографии зуба

рентгеноскопии легких

рентгеноскопии желудка**

рентгенографии костей таза

рентгенографии тазобедренного сустава

 1 • 10–3

0,5

1

35

100

4,4 • 103

15 • 103

0,2 • 103

(14–15) • 103

3,7 • 103

3 • 103

(2–8) • 103

30 • 103

66 • 103

66 • 103

10–5

0,005

0,01

0,35

1

4,4 • 105

1,5 • 105

2

(14–15)• 105

3,7 • 105

3 • 105

(2–8) • 105

30 • 105

66 • 105

66 • 105

*Неблагоприятного действия этой дозы на здоровье населения не установлено.

* РЎР»РµРґСѓРµС‚ заметить, что РІ 50-РіРі. РҐРҐ РІ. РїСЂРё рентгеноскопии желудка пациент получал РґРѕ 100 Р±СЌСЂ = 1 Р—РІ. Однако медицина РЅРµ обнаружила аномалии РІ общем состоянии Р·РґРѕСЂРѕРІСЊСЏ населения: увеличения доли онкологических заболеваний вследствие широкого применения рентгеновской аппаратуры РЅРµ отмечалось.

Например, просмотрим статью от 10 августа 2002 г. «Все мы – под излучением (А какие дозы радиации получают космонавты?)» В.Головачева, политического обозревателя газеты «Труд». Вся цифровая информация дана в зивертах, миллизивертах (кто из читателей этой газеты знает радиометрические единицы?). Остановимся на некоторых цифрах.

«...Космонавты не ежегодно, а ежедневно получают дозу, в 3–8 раз большую, чем в рентгеновском кабинете поликлиники...

...Если говорить Рѕ радиации, то Р·Р° РіРѕРґ работы РЅР° орбите космонавт получает РґРѕР·Сѓ РѕС‚ 100 РґРѕ 300 РјР—РІ. Разрешенная РґРѕР·Р° РІ космонавтике 500 РјР—РІ РІ РіРѕРґ... С‚.Рµ. РІ 1000–3000 раз больше, чем РїСЂРё рентгеноскопии РіСЂСѓРґРЅРѕР№ клетки...

...Предельная РґРѕР·Р° для космонавтов 1000 РјР—РІ. РќРѕ это ведь эквивалентно облучению, которое получит человек, если будет ежедневно делать рентген РІ поликлинике РІ течение 30 лет!..

...Радиация 1000 РјР—РІ, как утверждают эксперты, РЅРµ вызывает серьезных негативных последствий для организма...В»

Прежде чем анализировать эти факты, обратимся к справочным пособиям и другим источникам информации по радиационной физике.

Р’Рѕ-первых, космонавты находятся либо внутри РєРѕСЂРїСѓСЃР°, либо внутри скафандра, внутрь которых РЅРµ РјРѕРіСѓС‚ проникать РЅРё альфа-, РЅРё бета-излучения, С‚.Рµ. космонавты подвергнуты действию практически только гамма-излучению. Р’ таком случае РѕС‚ единицы эквивалентной РґРѕР·С‹ зиверт можно перейти Рє известной РёР· школьной физики единице поглощенной РґРѕР·С‹ облучения РіСЂСЌР№ СЃ коэффициентом качества для g-лучей, равным 1. РўРѕРіРґР°, как РІРёРґРЅРѕ РёР· табл. 1 Рё 2: 1000 РјР—РІ = 1 Р—РІ = 1 Р“СЂ = 100 Р±СЌСЂ В» 87,7 Р  В» 100 Р . Таким образом, РІ некотором приближении можем считать, что 1 Р±СЌСЂ = 10–2 Р—РІ = 10 РјР—РІ В» 1 Р ; 1 Р  В» 0,01 Р—РІ; 1 РјРљР»/РєРі В» 4 Р .

В справочниках можно найти и сведения по воздействию различных доз облучения на человеческий организм (табл. 3). Для сравнения приведем средние эквивалентные дозы облучения, получаемые одним жителем планеты по разным причинам (табл. 4).

Действие радиоактивного излучения РЅР° человека достаточно хорошо изучено РІ диапазоне суммарных РґРѕР· РґРѕ нескольких тысяч Р±СЌСЂ. Известно, что РІ условиях естественного радиоактивного фона, составляющего 200 РјР±СЌСЂ РІ РіРѕРґ, человечество жило Рё живет, постоянно развиваясь Рё прогрессируя. Можно утверждать, что РґРѕР·Р° естественного фонового облучения безопасна. Сегодня допустимый уровень искусственной радиации, попадающей РІ окружающую среду, жестко регулируется законодательством РІ большинстве стран РјРёСЂР° Рё находится РїРѕРґ постоянным контролем специальных органов. Обычно РѕРЅ крайне незначителен. Международная РєРѕРјРёСЃСЃРёСЏ РїРѕ радиационной защите СЃ большим коэффициентом запаса установила предельно допустимую РґРѕР·Сѓ облучения 5 Р±СЌСЂ РІ РіРѕРґ для лиц, работающих СЃ источниками радиоактивного излучения, Рё 0,5 Р±СЌСЂ РІ РіРѕРґ для населения, проживающего вблизи предприятий атомной промышленности. Эти РґРѕР·С‹ РІ настоящее время приняты большинством стран.

Вернемся Рє выдержкам РёР· статьи Р’.Голованова. Как РІРёРґРЅРѕ РёР· табл. 4, сравнение РґРѕР· облучения, получаемых космонавтом Рё простым жителем, посещающим поликлинику, требует вначале уточнения – какой рентгенографический кабинет РѕРЅ посещает: флюорографии или рентгеноскопии легких? рентгеноскопии РіСЂСѓРґРЅРѕРіРѕ отдела позвоночника? исследования желудка? пищевода? толстой кишки? тазобедренного сустава?.. Поэтому цифры, приведенные РІ статье, требуют проверки Рё анализа. Р’ особенности требует осторожного обращения информация Рѕ В«30 годах ежедневного посещения рентгеновской поликлиники». Даже простой подсчет показывает, что РіРѕРґРѕРІСѓСЋ РґРѕР·Сѓ космонавта 1000 РјР—РІ можно набрать «всего Р·Р° 270 посещений» флюорографического кабинета (меньше РіРѕРґР° посещений). Цифра 30 лет конечно впечатляет, РЅРѕ РІСЃРµ же СЃ цифрами надо быть осторожнее, РІ особенности касательно радиации. Цифра 1000 РјР—РІ = 1 Р—РІ В» 100 Р  – это всего лишь критическая РґРѕР·Р° (СЃРј. табл. 3 Рё 4), причем получаемая космонавтом РЅРµ мгновенно, Р° РІ течение РіРѕРґР°. Длительность поглощения РґРѕР·С‹ облучения РІ радиационной биологии имеет РѕРіСЂРѕРјРЅРѕРµ значение, Рё этот РІРѕРїСЂРѕСЃ требует специального анализа.

К сожалению, приходится отметить и такой факт: в учебниках для общеобразовательных школ, а также вузов (в том числе педвузов) очень мало фактического материала о состоянии ядерной энергетики, о радиометрических величинах. Да и те содержат неточности и даже ошибки. В качестве примера проанализируем учебник [13]. В целом он написан живым, понятным языком. Можно даже отметить, что два учебника – типовой, многократно издававшийся учебник Г.Я.Мякишева и отмеченный выше учебник Н.М.Шахмаева дополняют друг друга. Хотя в последние годы на страницах журнала «Физика в школе» и других методических изданий достаточно много было сказано хорошего об учебнике Шахмаева, некоторые моменты изложения темы «Атомное ядро» требуют уточнений.

Прежде всего остановимся РЅР° РѕРґРЅРѕРј интересном временно1Рј несоответствии. РќР° СЃ. 192 отмечено, что фундаментальное открытие деления СЏРґСЂР° урана РїСЂРё бомбардировке его нейтронами было сделано немецкими радиохимиками Рё радиофизиками Рћ.Ганом Рё Р¤.Штрассманном РІ декабре 1938 Рі., Р° РЅРµ РІ 1940 Рі. Однако далее, РЅР° СЃ. 210, следует: «Теорию цепной реакции деления урана-235 разработали РІ 1938 Рі. советские физики РЇ.Р‘.Зельдович Рё Р®.Р‘.Харитон». Как это возможно? Р’ самом деле, только летом 1939 Рі. эти ученые сделали первый расчет кинетики цепной реакции деления ядер урана РІ гомогенном реакторе (замедлитель – РІРѕРґР°) Рё получили неутешительный результат: такой реактор будет работать только РЅР° обогащенном уране U-235 (выше 2,5% вместо 0,71% для РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ урана).

Следующее несоответствие – фамилия ученого Л.Мейтнер (Meitner), а не Мейнтер, как написано.

Некоторое недоразумение вызывает изложение темы «Закон радиоактивного распада» Рё «Величины, характеризующие радиоактивный распад» (СЃ. 195). Отметим, что РІ начале параграфа введено понятие «период полураспада T1/2В». Однако РІ дальнейшем закон радиоактивного распада получен как показательная функция СЃ основанием e – экспонента СЃ непонятным коэффициентом, постоянной радиоактивного распада l, Р° СЂРёСЃ. 191 анализируется СЃ точки зрения показательной функции СЃ основанием 2. РќР° наш взгляд, было Р±С‹ логичнее показать СЃРІСЏР·СЊ между законами радиоактивного распада через экспоненту, – СЃРј. формулы (1) Рё (2). Нетрудно устанавливается также СЃРІСЏР·СЊ РїРѕ формуле (3), без которой решить физические задачи РЅР° закон радиоактивного распада даже РёР· известных типовых школьных задачников будет затруднительно, С‚.Рє. РІ задачниках приводятся лишь значения периодов полураспада различных радионуклидов, Р° РЅРµ коэффициента l.

Что касается радиоактивности Рђ, то РѕРЅР°, РІРѕ-первых, величина, РїРѕ определению, положительная, – СЃРј.  С„ормулу (4). Р’ учебнике же авторы РЅР° СЃ. 195 пишут: «Знак “–” РІ первой части означает, что dN – величина отрицательная, С‚.Рє. РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ уменьшение числа нераспавшихся атомов». Р’Рѕ-вторых, использование закона радиоактивного распада как экспоненциальной функции РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє формуле A = lN. Р’ учебнике РІ дальнейшем этот закон РёР· поля зрения выпал, хотя знание СЃРІСЏР·Рё (3) между l Рё T1/2 позволяет решить РјРЅРѕРіРёРµ задачи СЃ привлечением РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ единицы активности 1 Р‘Рє, Р° также понять происхождение внесистемной единицы активности 1 РљРё = 3,7 вЂў 1010 Р‘Рє. Действительно, зная, что 1 РљРё – это активность 1 Рі радия Рё подставив РІ вышеприведенную формулу числовые значения периода полураспада, молярной массы радия Рё его массы (1 Рі), получим:

Далее, РІ учебнике РІ СИ Р·Р° эквивалент поглощенной РґРѕР·С‹ 1 Гр РїСЂРёРЅСЏС‚ 1 Р—РІ (для рентгеновского, g- Рё b-излучений 1 Р—РІ = 1 Р“СЂ). Между тем соответствующую внесистемную единицу эквивалентной РґРѕР·С‹ поглощенного излучения Р±СЌСЂ авторы связали СЃ рентгеном (СЃ. 203), хотя если Р·Р° РѕСЃРЅРѕРІСѓ взять определение Р±СЌСЂР° как биологического эквивалента рентгена, то 1 Р—РІв„–100 Р±СЌСЂ.

Неточность имеется Рё РІ табл. 8 (СЃ. 203). Р’ справочных РїРѕСЃРѕР±РёСЏС… [2, 5, 6] выделяют так называемые полулетальные (РєРѕРіРґР° смертельный РёСЃС…РѕРґ наблюдается РІ 50% случаев после радиационного облучения определенной РґРѕР·РѕР№ РіСЂСѓРїРїС‹ конкретного РІРёРґР° биологической РѕСЃРѕР±Рё; для человека эта РґРѕР·Р° составляет 400 Р В»4 Р“СЂ) Рё летальные РґРѕР·С‹ (РєРѕРіРґР° смертельный РёСЃС…РѕРґ практически равен 100%; для человека эта РґРѕР·Р° равна 600 Р В»6 Р“СЂ). Таким образом, СЃ увеличением РґРѕР·С‹ облучения процент смертельных случаев среди людей увеличивается РґРѕ 50% РїСЂРё достижении РґРѕР·С‹ 400 Р  Рё РґРѕ 100% РїСЂРё РґРѕР·Рµ 600 Р .

Наверное, можно было бы обойтись без этого анализа, но, думается, что учебник «Физика-11» Н.М.Шахмаева еще долго будет использоваться учителями и учащимися как учебник, и хотелось бы, чтобы такого рода недочеты были на уроках проанализированы.

Литература

1. РўРµР»СЊРґРµС€Рё Р®., Кенда Рњ. Радиация – СѓРіСЂРѕР·Р° Рё надежда./Пер. СЃРѕ словац. Рњ.РЇ.РђСЂРєРёРЅР°. – Рњ.: РњРёСЂ, 1979.
2. РҐРѕР»Р» Р­.Дж. Радиация Рё жизнь./Пер. СЃ англ. – Рњ.: Медицина, 1989.
3. Р¤РёР·РёС‡РµСЃРєР°СЏ энциклопедия./Гл. ред. Рђ.И.РџСЂРѕС…РѕСЂРѕРІ. – Рњ.: РЎРѕРІ. энциклопедия, 1990.
4. РќРѕСЂРјС‹ радиационной безопасности РќР Р‘-76-87. – Рњ.: Энергоатомиздат, 1988.
5. Р Р°РґРёР°С†РёСЏ. Дозы, эффекты, СЂРёСЃРє. /Пер. СЃ англ. – Рњ.: РњРёСЂ, 1988.
6. РњР°РєСЃРёРјРѕРІ Рњ.Рў., Оджагов Р“.Рћ. Радиоактивные загрязнения Рё РёС… измерение. – Рњ.: Энергоатомиздат, 1989.
7. Р‘уртаев Р®.Р’., Лурье Р’.Рђ., Р’.Р”.Подколзин. Единицы измерения физических величин РІ области ионизирующих излучений./Р’ РєРЅ.: РЎР±РѕСЂРЅРёРє научно-методических статей. Физика. Вып. 15. – Рњ.: РњРџРџ, 1989.
8. РЇРІРѕСЂСЃРєРёР№ Р‘.Рњ., Селезнев Р®.Рђ. Справочное руководство РїРѕ физике. – Рњ.: Наука, 1989.
9. РђРЅРѕСЃРѕРІР° Рђ.И., Павлов Р•.Р’. РћР± основах радиационной дозиметрии. – Физика РІ школе, 1990, в„– 2.
10. РњР°С€РєРѕРІРёС‡ Р’.Рџ., Панченко Рђ.Рњ. РћСЃРЅРѕРІС‹ радиационной безопасности: Учебное РїРѕСЃРѕР±РёРµ для РІСѓР·РѕРІ. – Рњ.: Энергоатомиздат, 1990.
11. Р¤РёР·РёС‡РµСЃРєРёРµ величины: Справочник/РџРѕРґ ред. И.РЎ.Григорьева, Р•.Р—.Мейлихова. – Рњ.: Энергоатомиздат, 1991.
12. РЎРёРІРёРЅС†РµРІ Р®.Р’. Насколько опасно облучение? (Радиация Рё человек). – Рњ.: ИздАТ, 1991.
13. РЁР°С…маев Рќ.Рњ., Шахмаев РЎ.Рќ., Шодиев Р”.РЁ. Физика-11. – Рњ.: Просвещение, 1993.
14. Р¤РёР·РёРєР°: Учебное РїРѕСЃРѕР±РёРµ для 11 РєР». СЃ углубленным изучением физики./РџРѕРґ ред. Рђ.Рђ.РџРёРЅСЃРєРѕРіРѕ. – Рњ.: Просвещение, 1995.
15. РљРѕСЃС‚РєРѕ Рћ.Рљ. Атомная Рё ядерная физика. Радиоактивность. Элементарные частицы./РџРѕСЃРѕР±РёРµ для учащихся 11 классов Рё поступающих РІ РІСѓР·С‹. – Рњ.: Аквариум, 1997.
16. РЎР°РІРµРЅРєРѕ Р’.РЎ. Радиоэкология. – РњРёРЅСЃРє: Дизайн РџР Рћ, 1997.
17. Р›С‹С‚РєР° Рќ.Р”. Поглощенная РґРѕР·Р° излучения Рё ее биологическое действие. – Физика РІ школе, 1998, в„– 2.
18. РЎСѓС…анькова Р•.Рџ. Биологическое действие радиоактивных излучений. – Физика, 2000, в„– 13.
19. РџРѕР»РµРЅРѕРІ Р‘.Р’. Дозиметрические РїСЂРёР±РѕСЂС‹ для населения. – Рњ.: Энергоатомиздат, 1991.
20. Энергия, 1997, № 3.

Комментарий редактора

Статья во многом посвящена не радиометрии, а дозиметрии. Однако с учетом введения в действие с 01.01.2000 норм радиационной безопасности НРБ-99 с их безальтернативной системой дозиметрических единиц многие положения статьи в настоящее время представляют лишь исторический интерес. Напомню, что эта система признает лишь понятия поглощенной дозы (единица – грэй, Гр), эквивалентной дозы (зиверт, Зв) и эффективной дозы (зиверт, Зв). Рентгены, бэры, рады НРБ-99 не признаются, их использование в публикациях имеет сейчас не больше оснований, чем применение при измерениях длины наряду с метром аршина, вершка и сажени.

А.Б.Колдобский,
кандидат ф.-м.н., МИФИ, г. Москва

Принятые сокращения: ИИ – ионизирующие излучения; ИИВЭ – ИИ высоких энергий; КОБЭ – коэффициент качества; ПДД – предельно допустимая доза излучения.

TopList