विकिरण: स्रोत

पिछली एक पोस्ट में मैंने आयनकारी विकिरण की इकाइयों के बारे में बात की थी। अब चलो विकिरण के स्रोतों के बारे में बात करते हैं।

मैं यहां "इस बारे में नहीं लिखूंगा कि" आपको इसे छूना नहीं है "- इसके बारे में बहुत कुछ लिखा गया है, लेकिन मैं ओलेग ऐज़ोन नहीं हूं और मेरे पास अभूतपूर्व रेडियोधर्मी कलाकृतियों की अनूठी तस्वीरें नहीं हैं। मैं सामान्य रूप से बताऊंगा - विकिरण कहां से आता है।

एक घटना के रूप में रेडियोधर्मी क्षय

रेडियोधर्मी क्षय क्या है? कोई, स्कूल के ज्ञान को याद करते हुए, उत्तर देगा - यह कुछ तत्वों को दूसरों में बदलने की घटना है। कोई व्यक्ति एक नियम के रूप में एक अलग, समान रूप से गलत परिभाषा देगा। वास्तव में, रेडियोधर्मी क्षय परमाणु नाभिक की स्थिति में एक परमाणु परिवर्तन की स्थिति में होने वाले किसी भी परिवर्तन के साथ-साथ ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है, जिसका मूल्य, एक नियम के रूप में, कई किलोहर्ट्रोन-वोल्ट से अधिक होता है। यह ऊर्जा तब नाभिक से उत्सर्जित प्राथमिक कणों द्वारा, विद्युत चुम्बकीय विकिरण क्वांटा द्वारा, या परमाणु के इलेक्ट्रॉनों को हस्तांतरित होती है। इस मामले में, नाभिक अपने चार्ज, द्रव्यमान को दो या अधिक नाभिकों में विभाजित कर सकता है, या यह केवल अपने आप में रह सकता है, केवल एक अधिक स्थिर स्थिति में जाकर।

"नाभिकीय", परमाणु नाभिक की आसानी से निर्धारित विशेषताएं इसके द्रव्यमान A और आवेश (या परमाणु संख्या) Z हैं , जो प्रोटॉन के आवेश और द्रव्यमान में मापे जाते हैं। ये पूर्णांक मान हैं जो नाभिक की संरचना में संबंधित कणों की संख्या का भौतिक अर्थ है। न्यूट्रॉन चार्ज शून्य है, और द्रव्यमान एक प्रोटॉन के लगभग समान है, इसलिए न्यूट्रॉन की संख्या की गणना करें: $$$एन = ए - जेड$ । समान आवेश वाले नाभिक को समस्थानिक कहा जाता है , एक ही द्रव्यमान के साथ - आइसोबार , यदि समान है, तो, और दूसरा, हम आइसोमर्स के साथ काम कर रहे हैं। Z और A को क्रमशः निचले और ऊपरी सूचकांकों में तत्व प्रतीक के बाईं ओर निरूपित किया जाता है।

जो कहा गया है उससे यह स्पष्ट है कि Z को बदलने के लिए, नाभिक को आवेशित कण को ​​छोड़ना चाहिए, और A को बदलने के लिए, इलेक्ट्रॉन की तुलना में कुछ भारी नाभिक से दूर उड़ना चाहिए। तो, निम्नलिखित विकल्प संभव हैं:

- एक इलेक्ट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रिनो या एक पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रिनो (बीटा क्षय) बाहर निकलते हैं - जेड एक के द्वारा बदलता है (इलेक्ट्रॉन के मामले में बढ़ता है और पॉज़िट्रोन क्षय के मामले में कम हो जाता है), ए - नहीं बदलता है;

$$

$${{} ^ {40} _ {19} K} \ rightarrow \ mathrm {{} ^ {40} _ {20} Ca} + e ^ - + \ bar {\ nu} _e$$

- नाभिक, इसके विपरीत, परमाणु के K- स्तर (K- कैप्चर) से एक इलेक्ट्रॉन को अवशोषित कर सकता है - Z एक (जैसे बीटा-प्लस क्षय) में वृद्धि करता है, A नहीं बदलता है, न्युट्रीनो उत्सर्जित होते हैं।

$$

$${{} ^ {40} _ {19} K} + e ^ - \ rightarrow \ mathrm {{} ^ {40} _ {18} Ar} + {\ nu} _e$$

- हीलियम -4 कोर बाहर निकलता है, तथाकथित अल्फा कण (अल्फा क्षय) - जेड 2 से घटता है, ए 4 से घटता है;

$$

$$^ {238} _ {92} {\ rm {U}} \ rightarrow ^ {234} _ {90} {\ rm {Th}} + \ Alpha \ (^ 4_2 {\ rm {He})}$$

बीटा क्षय (और इलेक्ट्रॉन कैप्चर) न्यूट्रॉन में से एक प्रोटॉन या इसके विपरीत में रूपांतरण है, और एक कमजोर इंटरैक्शन की अभिव्यक्ति है जो न्यूक्लियर क्वार्क में से एक को "रिचार्ज" करता है। इलेक्ट्रॉन के साथ मिलकर, एक एंटीन्यूट्रिनो हमेशा बनता है, जो ऊर्जा का हिस्सा निकाल लेता है, जबकि उनके बीच की ऊर्जा को बेतरतीब ढंग से पुनर्वितरित किया जाता है। इस वजह से, बीटा विकिरण का ऊर्जा स्पेक्ट्रम निरंतर है।

और अल्फा क्षय केवल इसलिए होता है क्योंकि लोहे की तुलना में कोई भी नाभिक भारी होता है "वजन कम करने के लिए" अधिक लाभदायक होता है। लेकिन जबकि यह लाभ कुछ MeV से अधिक नहीं है, एक अल्फा कण या नाभिक से किसी भी अन्य टुकड़े को हटाने के लिए ऊर्जा बाधा बहुत अधिक है। और जब ऊर्जा लाभ काफी बड़ा होता है (लेकिन फिर भी बाध्यकारी ऊर्जा की तुलना में कम), तो नाभिक के बाहर एक अल्फा कण को ​​सुरंग करना संभव हो जाता है। एक अल्फा कण के अलावा, एक न्यूट्रॉन या प्रोटॉन बेहद दुर्लभ मामलों में नाभिक से बाहर उड़ सकता है, या नाभिक अल्फा कण की तुलना में भारी है। और अंत में, कई न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते हुए, नाभिक कई नाभिकों में गिर सकता है। यह एक स्वतःस्फूर्त विखंडन है जो केवल भारी नाभिक में सक्षम है, जो थोरियम और यूरेनियम से शुरू होता है।
क्षय के कार्य के बाद, नाभिक में बहुत अधिक ऊर्जा रह सकती है और इस "वार्म अप" नाभिक को किसी तरह से छुटकारा पाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, यह एक या एक से अधिक गामा किरणों का उत्सर्जन करता है। कभी-कभी आंतरिक रूपांतरण की घटना भी होती है: ऊर्जा को फोटॉन के रूप में विकिरण नहीं किया जाता है, बल्कि इलेक्ट्रॉनों को प्रेषित किया जाता है जो परमाणु से बाहर निकलते हैं। बीटा किरणों के विपरीत, रूपांतरण इलेक्ट्रॉनों में एक मोनोएनेरजेनिक (रैखिक) स्पेक्ट्रम होता है।

कुछ मामलों में, अतिरिक्त ऊर्जा वाला एक कोर लंबे समय तक मौजूद हो सकता है, कभी-कभी सैकड़ों साल भी। यह एक ही "साधारण" नाभिक से भिन्न नहीं है - न तो आवेश से और न ही द्रव्यमान से, अर्थात यह एक ही रासायनिक तत्व है और समान समस्थानिक है। लेकिन आइसोमर्स अलग हैं। सबसे अधिक बार, मेटास्टेबल आइसोमर्स का जीवनकाल घंटों से अधिक नहीं होता है, और उनमें से केवल कुछ ही वर्ष होते हैं। केवल एक कोर है जिसके लिए केवल आइसोमेरिक अवस्था स्थिर है: यह टैंटलम -180 है। जमीनी अवस्था में, यह बीटा-सक्रिय और अल्पकालिक (8 घंटे का आधा जीवन) है, और इसका टैंटालम 180 मीटर आइसोमर, ऐसा प्रतीत होता है, या तो 75 केवी की ऊर्जा के साथ गामा किरणों के उत्सर्जन के साथ जमीन में जाना चाहिए, या बीटा क्षय से गुजरना चाहिए, लेकिन न तो , किसी ने कभी नहीं देखा है: यह आइसोमर, अल्पकालिक जमीन की स्थिति के विपरीत, स्थिर है ।

परमाणु आइसोमर का क्षय रेडियोधर्मी क्षय का एकमात्र उदाहरण है, विशेष रूप से गामा विकिरण द्वारा । अन्य सभी मामलों में, गामा विकिरण हमेशा अल्फा या बीटा विकिरण के साथ विशेष रूप से मौजूद होता है।
आइसोटोप और आइसोमर्स के बारे में, हमने कहा। एक और "आइसो" रहता है - ये आइसोबार हैं। अलग-अलग परमाणु प्रभार और एक ही द्रव्यमान के साथ नाभिक। स्थिर आइसोबर्स में आमतौर पर दो इकाइयों द्वारा अलग-अलग चार्ज होते हैं, और उनके बीच लगभग हमेशा एक रेडियोधर्मी आइसोटोप होता है। आवर्त सारणी की पड़ोसी कोशिकाओं में दो स्थिर आइसोबार के अस्तित्व की संभावना नहीं है - इस नियम को शुकरेव-मैटाच नियम कहा जाता है। केवल दो अपवादों से जाना जाता है: एंटीमनी और टेल्यूरियम -123 और हेफ़नियम -80 और पूर्वोक्त टैंटलम -180 मी।

कॉस्मिक किरणें और अन्य गैर-रेडियोधर्मी विकिरण स्रोत

रेडियोधर्मी पदार्थों के अलावा, कुछ अन्य प्रक्रियाएं और घटनाएं, जो मानव मन द्वारा प्राकृतिक और उत्पन्न दोनों हैं, समान गुणों के साथ विकिरण की उपस्थिति का कारण भी बनती हैं।

आप शायद ब्रह्मांडीय विकिरण के बारे में जानते हैं। कॉस्मिक किरणें पूरे ब्रह्मांड को भरती हैं, वे प्रोटॉन और भारी नाभिक हैं, इलेक्ट्रॉनों और गामा किरणों में असाधारण रूप से उच्च ऊर्जा होती है। ब्रह्मांडीय कणों द्वारा दर्ज की गई अधिकतम ऊर्जा एक इलेक्ट्रॉन वोल्ट की जिप तक पहुँचती है! यह है $$$10 ^ {21}$ eV। इस तरह के उच्च-ऊर्जा कणों का स्रोत असमान रूप से कहना असंभव है, लेकिन मध्यम ऊर्जा के साथ कण और गामा-किरणें - किलो-गीगा-इलेक्ट्रॉन वोल्ट से - हमारे सूर्य सहित सितारों द्वारा उत्पन्न होती हैं।

यह तथाकथित प्राथमिक ब्रह्मांडीय विकिरण है। आप इसे केवल तभी सामना कर सकते हैं जब आप कम पृथ्वी की कक्षा में जाते हैं, या कम से कम कई दसियों किलोमीटर तक जाते हैं। उच्च ऊर्जा के बावजूद, ये कण सतह तक नहीं पहुंचते हैं। इन कणों में से प्रत्येक, वायुमंडल में प्रवाहित होने के कारण, परमाणु प्रतिक्रियाओं की एक पूरी झरना का कारण बनता है, जिससे कई कण - मुख्य रूप से म्यूऑन - जो पहले से ही पृथ्वी पर पहुंचते हैं, का निर्माण होता है। वैसे, वे सापेक्षतावादी समय के फैलाव के कारण पूरी तरह से उड़ते हैं: एक म्यूऑन का अस्तित्व समय - दो माइक्रोसेकंड - इसके बिना एक छोटे से केवल आधा किलोमीटर की दूरी पर म्यूऑन उड़ना संभव होगा। और कॉस्मिक म्यून्स से संबंधित एक और दिलचस्प तथ्य: वे नकारात्मक रूप से चार्ज किए जाते हैं, लेकिन प्राथमिक कॉस्मिक किरणों को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, क्योंकि वे मुख्य रूप से प्रोटॉन होते हैं। इसीलिए पृथ्वी पर ऋणात्मक आवेश होता है, और आयनमंडल सकारात्मक होता है। पृथ्वी की सतह के पास, औसतन, प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर प्रति मिनट के हिसाब से एक म्यूऑन उड़ता है। लगभग एक तिहाई प्राकृतिक पृष्ठभूमि - लगभग 3.5 μR / h - इनके कारण है। और जिस ऊंचाई पर यात्री विमान उड़ान भरते हैं, कॉस्मिक किरणें प्रति घंटे कई माइक्रोसेवर्ट की खुराक दर बनाती हैं, जो पहले से ही पायलटों के स्वास्थ्य के लिए एक निश्चित खतरा बन जाती है।


म्यूओन्स के अलावा, माध्यमिक ब्रह्मांडीय किरणों में इलेक्ट्रॉन और न्यूट्रॉन भी होते हैं। उत्तरार्द्ध तथाकथित कॉस्मोजेनिक रेडियोन्यूक्लाइड के गठन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

द्वितीयक ब्रह्मांडीय किरणों में बहुत उच्च मर्मज्ञ शक्ति होती है। अपने आप को उनसे बचाने के लिए, आपको गहरे तहखाने और खानों में जाना होगा। बेशक, किसी को खुद का बचाव नहीं करना है क्योंकि वे स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हैं - लेकिन क्योंकि वे परमाणु भौतिकी प्रयोगों में दुर्लभ और कमजोर घटनाओं का पता लगाने में हस्तक्षेप करते हैं, छोटे रेडियोन्यूक्लाइड गतिविधियों को मापते हैं, आदि। लेकिन उनसे कुछ लाभ है: उनकी मदद से, भूवैज्ञानिक संरचनाओं, बड़ी संरचनाओं (जैसे कि मिस्र के पिरामिड) के माध्यम से "चमकना" संभव है।

वैसे, पृथ्वी का वातावरण ब्रह्मांडीय किरणों के लिए लगभग एक मीटर सीसे के बराबर है। न केवल एक वातावरण पृथ्वी और हम सभी को ब्रह्मांडीय किरणों से बचाता है - इसके अलावा इसमें एक चुंबकीय क्षेत्र है जो आवेशित कणों की रक्षा करता है। लेकिन किसी को वातावरण के सुरक्षात्मक गुणों को कम नहीं समझना चाहिए। भू-चुंबकीय व्युत्क्रमों के दौरान, पृथ्वी का चुंबकीय कवच एक निश्चित समय के लिए व्यावहारिक रूप से गायब हो सकता है, लेकिन अलार्म की डरावनी कहानियों के विपरीत, इससे पृथ्वी पर जीवन की समाप्ति नहीं होगी, और सतह पर विकिरण का स्तर केवल 2-3 गुना बढ़ जाएगा।

अंतरिक्ष से आने वाले विशेष रूप से उच्च ऊर्जा वाले कणों के कारण कणों की बौछार का निर्माण होता है, जो एक बड़े क्षेत्र को कवर करता है, जिससे डिटेक्टरों पर एक साथ कई कणों का पंजीकरण काफी दूरी पर होता है। ये तथाकथित व्यापक हवा की बौछार हैं। विभिन्न प्रकार के अंतर डिटेक्टरों की मदद से उनका पंजीकरण प्राथमिक कण की ऊर्जा को निर्धारित करना संभव बनाता है, और यह इस तरह से है कि ब्रह्मांडीय किरणों के उच्चतम-ऊर्जा कणों की ऊर्जा निर्धारित की जाती है। इसके अलावा, इस तरह के कण वातावरण में चेरेंकोव विकिरण के एक शक्तिशाली फ्लैश का कारण बनते हैं।

गामा विकिरण और उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के कम फटने के सांसारिक स्रोत बिजली और अन्य वायुमंडलीय निर्वहन हैं।

और मानव हाथों का काम कई उपकरण हैं जो उच्च ऊर्जा कणों और क्वांटा की धाराएं उत्पन्न करते हैं, जरूरी नहीं कि जानबूझकर। विशेष रूप से इसके लिए, एक्स-रे ट्यूब और विभिन्न प्रकार के त्वरक हैं - छोटे लोगों से जो आपके हाथ की हथेली में लगभग फिट होते हैं, एलएचसी राक्षस तक, जो कई देशों के क्षेत्र पर कब्जा करता है। और स्रोत, जैसा कि वे आधिकारिक कागजों की सूखी भाषा में कहते हैं, अप्रयुक्त एक्स-रे विकिरण के किसी भी इलेक्ट्रोवैक्यूम डिवाइस हैं। लेकिन यह आमतौर पर बाहर जाने में सक्षम होता है जब एनोड पर वोल्टेज दसियों किलोवाट होता है। तो, हाई-वोल्टेज केनोट्रॉन, स्पंदित न्यूनाधिक लैंप और यात्रा-तरंग माइक्रोवेव लैंप, क्लेस्ट्रॉन आदि एक्स-रे स्रोत बन जाते हैं। रडार स्टेशनों में। और यह भी - घरेलू प्रयोगों के विभिन्न प्रेमियों के हाथों में।

आप अक्सर इस तथ्य के बारे में सुन सकते हैं कि एक्स-रे विकिरण का स्रोत टीवी या मॉनिटर की तस्वीर ट्यूब है। हो सकता है, लेकिन आमतौर पर नहीं। तथ्य यह है कि पिक्चर ट्यूब पर ग्लास काफी मोटी है, और 15-25 केवी के एनोड वोल्टेज पर एक्स-रे विकिरण ऐसे ग्लास से गुजरने के लिए बहुत नरम है। यहां प्रक्षेपण टीवी के किनेस्कोप हैं, जो 50 केवी तक के वोल्टेज पर संचालित होते हैं और बल्ब के छोटे आयाम और पतली दीवारें होती हैं, "एक्स-रे" भी। और टेलीविजन के बीच, एनओडी वोल्टेज को स्थिर करने के लिए उनके सर्किट के साथ ULPTC "खुद को प्रतिष्ठित"। इस सर्किट में, GP-5 लैंप का उपयोग किया गया था, जो दूसरे एनोड (यानी 25 kV) पर वोल्टेज के बराबर एनोड वोल्टेज पर काम कर रहा था, एक ध्यान देने योग्य एनोड करंट से गुजरा, और इस लैंप की दीवारें पतली थीं। नतीजतन, यह एक्स-रे रेंज में उज्ज्वल चमक गया। ऐसे टेलीविजन सेट पर काले कागज में लिपटी फोटो पेपर की एक शीट लगाकर, आप इसके अंदरूनी हिस्से का एक स्पष्ट शॉट प्राप्त कर सकते हैं - खासकर अगर आपने दीपक से सुरक्षात्मक आवरण हटा दिया हो।

लेकिन हम रेडियोधर्मिता पर लौट आएंगे।

यूरेनस और थोरियम और उनकी बेटियां

यूरेनियम और थोरियम मनुष्य को ज्ञात पहला रेडियोधर्मी तत्व बन गया। यह यूरेनियम अयस्क पर था कि हेनरी बेकरेल ने एक्स-रे के समान एक नई मर्मज्ञ विकिरण की खोज की, यह उससे था कि मारिया स्कोलोडोव्स्की क्यूरी ने रेडियम और पोलोनियम के पहले अनाज का उत्पादन किया था।

ये तत्व तत्वों के एक समुद्र के बीच में "स्थिरता के द्वीप" हैं, जिनका जीवन पृथ्वी के जीवनकाल की तुलना में बहुत छोटा है। वे उस समय से बने रहे जब उन्होंने एक सुपरनोवा के आंतों में गठन किया, जिसके विस्फोट के दौरान उन गैसों और धूल का निर्माण हुआ, जिससे हमारा सौर मंडल तब बना था। और वे उन तत्वों के बीच में स्थित होते हैं, जिनका आधा जीवन मिनटों, घंटों, वर्षों, सहस्राब्दी में मापा जाता है ... इसलिए, आवधिक तालिका में दाईं ओर (बीटा क्षय में) या बाईं ओर एक में सेल को बदलना, यह तत्व और भी अस्थिर हो जाता है और एक रेडियोधर्मी तत्व जो फिर से निर्णय लेता है - और इसलिए, जब तक कि क्षय श्रृंखला अंत में एक स्थिर तत्व - सीसा या विस्मुट की ओर जाता है।





इस संबंध में, जापानी लेंस या यूरेनियम ग्लास जैसे रेडियोधर्मी कलाकृतियों के विभिन्न मंचों पर चर्चा के साथ-साथ हथियारों और हवाई जहाज में यूरेनियम के घटने का इतिहास, अक्सर एक गिरावट को सुन सकता है: वे कहते हैं कि यूरेनियम और थोरियम अल्फा एमिटर हैं और इस संबंध में उनकी रेडियोधर्मिता हो सकती है उपेक्षित यदि वे शरीर में प्रवेश नहीं करते हैं। हां, यूरेनियम -238 और थोरियम -232 अल्फा क्षय से गुजरते हैं, गामा विकिरण के साथ नहीं। हालांकि, यूरेनियम -238 श्रृंखला के बाद के सदस्य, जिनके क्षय जल्दी से लंबे समय तक रहने वाले यूरेनियम -234 के बाद एक का पालन करते हैं, बीटा-सक्रिय हैं, और प्रोटैक्टीनियम -234 एम तीव्र गामा विकिरण देता है।

इसके अलावा, प्राकृतिक यूरेनियम में, 238 वें समस्थानिक के अलावा, हमेशा 235 वें और 234 समस्थानिक होते हैं। प्राकृतिक यूरेनियम में पहले की विशिष्ट गतिविधि की तुलना में 21 गुना कम है $$${} ^ {238} यू$ हालांकि, इसमें यूरेनियम -234 जैसी तीव्र गामा विकिरण है, जिसकी गतिविधि लगभग हमेशा यूरेनियम -238 की गतिविधि के बराबर है, क्योंकि यह इसके साथ धर्मनिरपेक्ष संतुलन में है। इसलिए, यूरेनियम -238 का एक टुकड़ा पर्याप्त रूप से "चमकता" है और उस फिल्म को रोशन करता है जिस पर वह लगभग एक घंटे तक रहता है। थोरियम के साथ कहानी उसी के बारे में है, जिसमें एकमात्र अंतर यह है कि ताजे पृथक थोरियम -232 वास्तव में लगभग शुद्ध अल्फा एमिटर है, और, उदाहरण के लिए, उनके निर्माण के समय जापानी लेंस के थोरियम ग्लास ने एक विशेष विकिरण सरदार नहीं बनाया था। लेकिन जैसा कि इसमें संतुलन बहाल किया गया है, 10-15 वर्षों के भीतर थोरियम के बीटा और गामा विकिरण की तीव्रता में काफी वृद्धि होती है, रेडियम -228 और बाद के श्रृंखला के सदस्यों में संचय के कारण - थैलियम-208 के अंतिम "सैल्यूट" तक, जो बहुत देता है 2.6 मेव की ऊर्जा के साथ हार्ड गामा विकिरण। यह रेखा आम तौर पर गामा स्पेक्ट्रा में अंतिम होती है, इससे परे ब्रह्मांडीय विकिरण के अलावा कुछ नहीं होता है।

यूरेनियम -238 का सबसे प्रसिद्ध "बेटी", निश्चित रूप से, रेडियम -226 है, जो कि क्यूरी पति द्वारा खोजा गया था और निष्कर्षण के साथ मायाकोवस्की ने अपने काम की तुलना की:

के लिए एक एकल शब्द का उपयोग करें
हजारों टन मौखिक अयस्क ...

लेकिन ताजा यूरेनियम में लगभग कोई रेडियम नहीं है। उससे पहले यूरेनियम -234 के क्षय की प्रतीक्षा करने के लिए एक और 245 हजार साल और फिर 75 हजार साल - सुंदर नाम "आयन" के साथ थोरियम-230। लेकिन यूरेनियम अयस्क में, रेडियम यूरेनियम के साथ संतुलन में है और इसकी गतिविधि इसके बराबर है, यूरेनियम, गतिविधि। इसलिए, यूरेनियम अयस्क यूरेनियम की तुलना में बहुत अधिक रेडियोधर्मी है।

यही कारण है कि ताजा यूरेनियम रेडॉन -222 का स्रोत नहीं है (यूरेनियम ग्लास के बारे में एक और शून्य से एक मिथक)।

थोरियम की अपनी पंक्ति में अपनी रेडियम भी है - दो सौ बीस-आठवीं। चूंकि थोरियम श्रृंखला में संतुलन जल्दी से स्थापित होता है, रेडियम -228, और इसके साथ रेडॉन-220, आने में लंबा नहीं है।

राडोण के बारे में कुछ शब्द

रेडॉन एक अक्रिय गैस है। इस संबंध में, ऐसा लगता है कि इसमें रेडियोटॉक्सिसिटी का उच्च स्तर नहीं होना चाहिए, क्योंकि यह व्यावहारिक रूप से अवशोषित नहीं होता है और जमा नहीं होता है। उन्होंने लंबे समय तक ऐसा सोचा था, और यहां तक ​​कि जब वे विकिरण के खतरों के बारे में बहुत कुछ जानते थे, तो रेडॉन स्नान उपचार का सबसे लोकप्रिय तरीका था।

लेकिन तथ्य यह है कि रेडियोधर्मी पंक्ति के बीच में खड़े होने वाले रेडॉन (जो यूरेनियम 222, थोरियम 220 के हैं), जल्दी से लीड के रेडियोधर्मी आइसोटोप (रेडॉन के लिए 214 और थोरोन के लिए 212) में से एक में बदल जाता है, जो फेफड़ों में बस जाता है और हमेशा के लिए रहता है। बल्कि, जब तक कि यह खत्म न हो जाए। और पहले से ही वह (और श्रृंखला के बाद के सदस्य - यूरेनियम श्रृंखला में, उदाहरण के लिए, पोलोनियम -210) प्रभावी रूप से और कुशलता से फेफड़ों को विकिरणित करता है। यह रेडॉन और इसके क्षय उत्पाद हैं जो वार्षिक विकिरण खुराक में मुख्य योगदान देते हैं।

वैसे, रेडॉन के ये रेडियोधर्मी क्षय उत्पाद लगातार हमारे सिर पर आते हैं। और अगर आप भारी बारिश में सड़क पर पृष्ठभूमि विकिरण को मापते हैं, तो यह पता चलता है कि यह बड़ा हो गया है - कभी-कभी 2-3 बार भी। यह "चेरनोबिल बारिश" और फुकुशिमा के परिणाम नहीं हैं, यह पृथ्वी की सतह पर एकत्र हुए एक किलोमीटर लंबे वातावरण से रेडॉन के सिर्फ क्षय उत्पाद हैं।
तब ये लेड और बिस्मथ -214 अपेक्षाकृत लंबे समय तक रहने वाले (22 वर्ष) लेड-210 में बदल जाएंगे, जिसका उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है कि समुद्र के तल पर तलछट की परत या किसी अन्य जलाशय को नई परतों के साथ अवरुद्ध होने के बाद से कितना समय बीत चुका है।

और वे आसानी से लाइकेन द्वारा अवशोषित हो जाते हैं, उदाहरण के लिए, हिरन का काढ़ा, जो हिरण तब खिलाते हैं। लाइकेन में रेडोन क्षय की बेटी उत्पादों की एकाग्रता वर्षा जल और मिट्टी में उनकी प्रारंभिक सामग्री की तुलना में कई गुना अधिक है। हिरन काई में सीसा -210 की सामग्री 500 Bq / किग्रा तक पहुँच जाती है, जो हिरन के मांस में इस न्यूक्लाइड (और इसलिए पोलोनियम -210) की एक उच्च सामग्री की ओर जाता है - और सुदूर उत्तर के लोगों के प्रतिनिधियों की हड्डियों में, जो यह मांस (साथ ही मछली, मछली) जो सीसा -210 में भी उच्च है) को खिलाया जाता है। परिणाम एक निवासी की तुलना में 35 गुना अधिक वार्षिक खुराक है, उदाहरण के लिए, मास्को।

पोटेशियम, केले और अन्य संतरे के बारे में

"बेटियों" के साथ यूरेनियम और थोरियम के अलावा, प्राकृतिक रेडियोधर्मिता के स्रोत कई तत्व हैं जो स्थिर, रेडियोधर्मी प्राकृतिक समस्थानिकों के अलावा हैं। उनमें आइसोटोप हैं जो सौर मंडल के जन्म से पहले मटर के शासनकाल के दौरान बनाए गए थे।यूरेनियम और थोरियम की तरह उनका आधा जीवन, सौरमंडल के जीवनकाल और ब्रह्मांड से भी अधिक होता है। दूसरों के पास अपेक्षाकृत कम आधे जीवन हैं जो उन्हें प्राचीन काल से जीवित नहीं रहने देते हैं। वे अन्य रेडियोधर्मी समस्थानिकों के क्षय के दौरान नहीं बन सकते थे, जिसका अर्थ है कि कहीं न कहीं उनकी उपस्थिति का एक अलग स्रोत होना चाहिए। ये कॉस्मिक किरणें हैं।

उच्च गति के प्रोटॉन, परमाणुओं के नाभिक में दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं, दोनों स्वयं परमाणु प्रतिक्रिया का कारण बनते हैं, और न्यूट्रॉन और उच्च-ऊर्जा गामा किरणों के जन्म का कारण बनते हैं, जो नए परमाणु प्रतिक्रिया का कारण बनते हैं। नतीजतन, वायुमंडल में उड़ने वाले प्रत्येक ब्रह्मांडीय प्रोटॉन न केवल म्यून्स और इलेक्ट्रॉनों के एक समूह का गठन करते हैं, बल्कि कई अस्थिर नाभिक - कॉस्मोजेनिक रेडियोन्यूक्लाइड्स के गठन की ओर भी ले जाते हैं। इस तथ्य के कारण कि वे लगातार बनते हैं, वे जीवनकाल में अपेक्षाकृत कम (सेकंड से हजारों साल तक) होने के बावजूद, हमेशा वातावरण में मौजूद होते हैं। शायद कॉस्मोजेनिक रेडियोन्यूक्लाइड का सबसे महत्वपूर्ण कार्बन -14 है, जो नाइट्रोजन से कॉस्मिक किरणों के प्रभाव में बनता है। अन्य उदाहरण बेरिलियम -7 हैं, जो कि राडोण के क्षय उत्पादों के साथ मिलकर विशेषता गामा विकिरण, ट्रिटियम द्वारा वर्षा जल में आसानी से पाया जाता है।

कुछ ब्रह्मांडीय रेडियोन्यूक्लाइड्स पृथ्वी की वायुमंडल में ब्रह्मांडीय किरणों के प्रभाव में नहीं बने, लेकिन वे इन ब्रह्मांडीय किरणों के साथ पहुंचे। ये क्लोरीन -36 और बेरिलियम -10 हैं।
कोस्मोजेनिक रेडियोन्यूक्लाइड्स पदार्थ हस्तांतरण की विभिन्न प्राकृतिक प्रक्रियाओं, डेटिंग के लिए रेडियोधर्मी "घड़ियों" (हर कोई रेडियोकार्बन विधि के बारे में जानता है) के अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण लक्षण हैं, लेकिन प्राकृतिक विकिरण पृष्ठभूमि बनाने में उनकी भूमिका छोटी है - कोई भी इसमें पोटेशियम का मुकाबला नहीं कर सकता है - 40। मानव शरीर में उनकी (मुख्य रूप से कार्बन -14) गतिविधि पोटेशियम -40 गतिविधि की तुलना में थोड़ी कम है, हालांकि, बाद की क्षय ऊर्जा डेढ़ मेवा है, और कार्बन -14 की 156 केवी है। तदनुसार, इससे प्राप्त खुराक कम परिमाण का एक क्रम है - केवल लगभग 15 μSv / वर्ष।

पोटेशियम की ख़ासियत यह है कि यह लगभग किसी भी जीवन के लिए सबसे महत्वपूर्ण तत्व है। और एक ही समय में, पोटेशियम रेडियोधर्मी पोटेशियम -40 से अविभाज्य है, जो इसकी बहुत ध्यान देने योग्य रेडियोधर्मिता का कारण बनता है। प्राकृतिक पोटेशियम की एक ग्राम की गतिविधि 31 Bq / g है, और मानव शरीर में पोटेशियम की गतिविधि लगभग 60 Bq / kg है। यह गतिविधि 170 μSv / वर्ष की वार्षिक खुराक बनाती है - कहीं-कहीं कुल विकिरण खुराक के दसवें हिस्से से थोड़ी कम है।

केले, जैसा कि आप जानते हैं, पोटेशियम में समृद्ध हैं, और इसलिए इसके रेडियोधर्मी आइसोटोप। पोटेशियम, वास्तव में, बहुत सारी चीजें समृद्ध हैं - सूखे खुबानी, खजूर, नट्स, और सामान्य रूप से केले उनमें से एक नेता नहीं हैं, लेकिन फिर भी इसमें बहुत अधिक पोटेशियम है। औसत केले में लगभग आधा ग्राम पोटेशियम होता है, जो कि 15-16 पोटैशियम से मेल खाता है। यह गतिविधि, साथ ही थ्री माइल द्वीप पर दुर्घटना के दौरान एक केला (0.1 μS के रूप में अनुमानित) की खपत के कारण विकिरण खुराक में योगदान, मजाक में "केले के बराबर" का उपनाम दिया गया था।

वास्तव में, खुराक के मामले में "केला समतुल्य" लगभग शून्य है। तथ्य यह है कि शरीर में पोटेशियम की एकाग्रता एक बहुत स्थिर चीज है। शरीर ऊतकों में पोटेशियम की एकाग्रता में किसी भी गंभीर विचलन को बहुत दर्दनाक तरीके से मानता है और ध्यान से संकीर्ण सीमाओं के भीतर इस एकाग्रता को बनाए रखता है। यदि बहुत सारे पोटेशियम शरीर में प्रवेश करते हैं, तो पोटेशियम का एक बहुत कुछ गुर्दे द्वारा उत्सर्जित होता है। पर्याप्त पोटेशियम नहीं - गुर्दे अपनी सभी शक्ति के साथ पोटेशियम को बचाएंगे। लेकिन शरीर में इसकी सामग्री अपरिवर्तित रहेगी। तो खाया केला शरीर में पोटेशियम की मात्रा को नहीं बदलेगा, जिसका अर्थ है कि यह विकिरण की एक अतिरिक्त खुराक नहीं बनाएगा।

अभी भी रुबिडियम -87 है। यह पोटेशियम की तरह शरीर में भी व्यवहार करता है, लेकिन इसकी दुर्लभता के कारण, खुराक में इसका योगदान छोटा है - 6 μSv / वर्ष के क्षेत्र में कुछ।

मानव की करतूत

1934 तक रेडियोधर्मिता की खोज होने के बाद से, वैज्ञानिकों ने केवल उन रेडियोधर्मी तत्वों से निपटा है जो प्रकृति में मौजूद हैं। 1934 में, फ्रेडेरिक और इरेन जॉलीट-क्यूरी, अल्फा कणों के एक प्रवाह के प्रभाव के तहत नि: शुल्क न्यूट्रॉन के गठन का अध्ययन करते हुए पाया कि विकिरण की समाप्ति के बाद, एल्यूमीनियम लक्ष्य कुछ कणों का उत्सर्जन जारी रखता है (जो बाद में पॉज़िट्रॉन बन गए), जिसका प्रवाह जल्दी से क्षय हो गया। तो एक रेडियोधर्मी आइसोटोप का पहला कृत्रिम संश्लेषण किया गया:

$$

$${}^{27}_{13}Al + \alpha\rightarrow n+{}^{30}_{15}P$$

रेडियोधर्मी फास्फोरस का गठन रासायनिक रूप से सिद्ध हुआ: जब एल्यूमीनियम जो रेडियोधर्मी बन गया था, हाइड्रोक्लोरिक एसिड में भंग हो गया, तो सभी गतिविधि फॉस्फोरस हाइड्रोजन के रूप में मुक्त गैस में चली गई। तब जूलियट-क्यूरी पति-पत्नी ने अन्य कृत्रिम रेडियोधर्मी आइसोटोप के गठन को भी दिखाया: अल्फा कणों के साथ बोरान के विकिरण से, रेडियोधर्मी नाइट्रोजन प्राप्त किया गया था, और मैग्नीशियम के विकिरण द्वारा - एल्यूमीनियम। कुछ तत्वों को दूसरों में बदलने का कीमियागर का सपना सच हो गया। अधिक उत्पादक हाल ही में बनाए गए कण त्वरक का उपयोग था, जिसकी मदद से न केवल ज्ञात तत्वों के कई रेडियोधर्मी समस्थानिकों का संश्लेषण करना संभव था, बल्कि उन तत्वों का भी अस्तित्व था जो प्रकृति में मौजूद नहीं थे। इनमें से पहला एमिलियो सेग्रे का टेक्नेटियम था, जिसे 1937 में खोजा गया था, जिसका नाम तब से इसकी कृत्रिम उत्पत्ति का संकेत देता है। तब फ्रांस, एस्टाटाइन थे,फिर पहले ट्रांसयूरेनिक तत्व - नेप्ट्यूनियम, प्लूटोनियम ...

अंत में, यह पता चला, शायद नए कृत्रिम आइसोटोप का सबसे शक्तिशाली स्रोत: परमाणु विखंडन।

जैसा कि मैंने ऊपर कहा, भारी नाभिक के लिए, पूरे नाभिक का पूरा अस्तित्व उसके विनाश की तुलना में कम लाभप्रद है। फिर भी, नाभिक बरकरार है, क्योंकि "पूरे नाभिक" और "व्यक्तिगत टुकड़े" के राज्यों के बीच एक महत्वपूर्ण ऊर्जा अवरोध है। सबसे भारी नाभिक - यूरेनियम, थोरियम, ट्रांसुरानियम तत्वों के लिए भी इस तरह के अवरोध के सहज होने की संभावना नगण्य है। यह बहुत बड़ा है यदि वियोज्य टुकड़ा एक अल्फा कण है, जो इस तरह के नाभिक की अल्फा गतिविधि को निर्धारित करता है। लेकिन एक बहुत ही कम संभावना है कि कोर कई लगभग समान "टुकड़ों" में गिर जाएगी जो तुरंत इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के प्रभाव में उड़ जाएंगे। लेकिन परमाणु विखंडन की संभावना तेजी से बढ़ जाती है अगर कोर "गर्म" होता है, तो बाहर से किसी भी कण से उत्तेजित होता है। ऐसा करने का सबसे आसान तरीका न्यूट्रॉन है:उसे कूलम्ब बाधा को दूर करने की आवश्यकता नहीं है। उत्तेजित कोर विकृत है और फिर टूट गया है। यह महत्वपूर्ण है कि विखंडन के दौरान, न केवल "टुकड़े" बनते हैं, बल्कि मुक्त न्यूट्रॉन भी होते हैं, जो अन्य नाभिक में विखंडन पैदा करने में भी सक्षम होते हैं। यह प्रक्रिया हमारे समय की सभी परमाणु ऊर्जा का आधार है, और यह सबसे विविध रेडियोधर्मी समस्थानिकों की एक बड़ी संख्या का उत्पादन करती है: परमाणु "टुकड़े" लगभग किसी भी हो सकते हैं, और हम उनका पता लगा सकते हैं और उन्हें अलग कर सकते हैं या नहीं, यह केवल उनके जीवन समय से निर्धारित होता है। तीव्र परमाणु प्रतिक्रिया (विशेष रूप से परमाणु विस्फोट में) के दौरान उत्पन्न एक शक्तिशाली न्यूट्रॉन प्रवाह बहुत भारी ट्रांसयूरानिक तत्वों का उत्पादन करने में सक्षम है। आइंस्टीनियम और फ़ेरियम ऐसे "परमाणु विस्फोट की संतान" बन गए। और हल्का प्लूटोनियम, एमरिकियम,क्यूरियम और कैलिफोर्निया पूरी तरह से औद्योगिक मात्रा में रिएक्टरों में प्राप्त किए जाते हैं।

विकिरणित परमाणु ईंधन की पुनर्संरचना और रिएक्टरों में विभिन्न तत्वों के न्यूट्रॉन द्वारा विकिरण लगभग किसी भी रेडियोधर्मी समस्थानिक का एक प्रभावी और सस्ता स्रोत बन गया है, जिससे उन्हें किसी भी मात्रा में प्राप्त करने की अनुमति मिलती है - जेब पर नियंत्रण के लिए छोटे नियंत्रण स्रोतों से जो उनके साथ आते हैं और एक गंभीर खतरा पैदा नहीं करते हैं। बीम में जो बैक्टीरिया से भी लगभग तुरंत मर जाते हैं, और हवा एक प्रकाश बल्ब की तरह चमकती है।

और फिर, गैस की निकासी और रिएक्टर शुरू ...

विकिरण स्रोत के रूप में रेडियोधर्मी आइसोटोप में एक संपत्ति होती है, जो एक फायदा और नुकसान दोनों है। यह अपने आप से "काम" करता है, किसी चीज पर निर्भर नहीं करता है। रेडियोधर्मी स्रोत को "बंद" करना असंभव है - केवल इसे सीसे की एक मोटी परत के पीछे छिपाएं।

लेकिन विखंडन प्रतिक्रिया को नियंत्रित किया जा सकता है (और चाहिए)। स्व-स्थाई विखंडन प्रतिक्रिया की घटना के लिए एक शर्त यह है कि विखंडन की घटनाओं के दौरान उत्पन्न होने वाले न्यूट्रॉन की संख्या उन दोनों न्यूट्रॉन को भरने के लिए पर्याप्त है जो विखंडन पर ही खर्च होते हैं और जो कि विखंडन के कारण सक्रिय क्षेत्र को छोड़ देते हैं: अवशोषित या बस इसके परे उड़ान भरी। यह एक गंभीर स्थिति है। आवश्यकता से अधिक न्यूट्रॉन बनते हैं - प्रतिक्रिया तेज हो जाती है, एक हिमस्खलन की तरह तेजी से इसकी तीव्रता बढ़ जाती है। पर्याप्त न्यूट्रॉन नहीं - प्रतिक्रिया मर रही है।

परमाणु रिएक्टरों को आमतौर पर न्यूट्रॉन के स्रोत के रूप में माना जाता है। इस तरह के एक शोध रिएक्टर (या कई) के आसपास, एक संपूर्ण वैज्ञानिक केंद्र आमतौर पर बनाया जाता है जिसमें कई तरह के अध्ययन और प्रयोग किए जाते हैं, जिसमें गहन न्यूट्रॉन प्रवाह की आवश्यकता होती है। ये न्यूट्रॉन विवर्तन, रेडियोधर्मी समस्थानिक (न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण) में स्थिर तत्वों के रूपांतरण के आधार पर रासायनिक विश्लेषण के विभिन्न तरीकों का उपयोग करके क्रिस्टल संरचना का अध्ययन कर रहे हैं, बायोमॉलिक्युलस और सामान्य रूप से रहने वाले जीवों सहित मामले पर विकिरण के प्रभाव का अध्ययन, और बहुत कुछ।

ऐसे रिएक्टर के लिए विकल्पों में से एक स्पंदित परमाणु रिएक्टर है। परमाणु भौतिकी के कुछ लोकप्रिय लोगों के विचार में यह लगभग एक परमाणु बम है: "यदि हम यूरेनियम के दो टुकड़े लेते हैं और उन्हें एक साथ रखते हैं, तो हमें एक फ़नल आधा मील व्यास में मिलेगा।" पल्स्ड रिएक्टर में ठीक यही होता है: एक तात्कालिक के लिए एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान का निर्माण होता है जब यूरेनियम का एक टुकड़ा जल्दी से एक दूसरे से उड़ जाता है। न्यूट्रॉन फटने, जो इस मामले में बनता है, पारंपरिक ऊर्जा या न्यूक्लियर रिएक्टर के न्यूट्रॉन प्रवाह की तुलना में हजारों गुना अधिक तीव्र हो सकता है।

एक परमाणु रिएक्टर न्यूट्रॉन का एक अच्छा स्रोत है, लेकिन स्थिर, महंगा, भारी और खतरनाक है। एक साधारण प्रयोगशाला या क्षेत्र में, या तो कैलिफ़ोर्निया -252, जो सहज विखंडन के माध्यम से न्यूट्रॉन उत्पन्न करता है, या बेरिलियम, बोरॉन या एल्यूमीनियम के साथ अल्फा कणों की प्रतिक्रियाओं के आधार पर स्रोत, एक न्यूट्रॉन क्लक्स का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि, ऐसे स्रोत कम तीव्रता के हैं और अनिवार्य रूप से न्यूट्रॉन के साथ गामा विकिरण का उत्पादन करते हैं। ऐसे स्रोतों में तथाकथित न्यूट्रॉन ट्यूब के रूप में एक विकल्प होता है।

वास्तव में, यह भी एक रिएक्टर है, केवल एक थर्मोन्यूक्लियर एक : न्यूट्रॉन ट्यूब में एक परमाणु संलयन प्रतिक्रिया होती है। सही है, इसके लागू होने से ज्यादा ऊर्जा खर्च होती है, लेकिन यह न्यूट्रॉन प्रवाह को गति देता है। और सबसे महत्वपूर्ण बात, न्यूट्रॉन ट्यूब को बंद करना व्यावहारिक रूप से सुरक्षित है (इसकी संरचना के तत्वों के कुछ सक्रियण के अपवाद के साथ, और ट्यूब के अंदर ट्रिटियम की कुछ मात्रा) और इस अर्थ में एक्स-रे ट्यूब के समान है। ड्यूटेरियम नाभिक के प्रभाव में ट्रिटियम से एक लक्ष्य पर परमाणु संलयन होता है - ड्यूटेरोन, ड्यूटेरियम में गैस डिस्चार्ज द्वारा त्वरित।

अंतभाषण

आयनित विकिरण कोई नई घटना नहीं है। लोकप्रिय मान्यताओं के विपरीत (मैंने पिछले लेखों में इस विषय पर कुछ मिथकों के बारे में लिखा था), अधिकांश लोगों के विकिरण खुराक में मानवजनित विकिरण स्रोतों का अनुपात बहुत छोटा है। हालांकि, यह मानवजनित स्रोत हैं जो तीव्र विकिरण क्षति का सबसे बड़ा खतरा पैदा करते हैं। प्राकृतिक स्थलीय विकिरण लगभग कभी भी सीधे जीवन को खतरे में नहीं डालते हैं - एकमात्र अपवाद कुछ सबसे अमीर यूरेनियम जमा के विकास पर काम है। लेकिन कृत्रिम स्रोत पहले से ही बहुत से लोगों को मारने में कामयाब रहे हैं। ये भौतिक विज्ञानी हैं, जिन्होंने यूरेनियम और प्लूटोनियम के साथ काम किया और एससीआर के प्रकोप के तहत गिर गए, और हिरोशिमा और नागासाकी की बमबारी के शिकार हुए, और चेरनोबिल और अन्य कम ज्ञात विकिरण दुर्घटनाओं के शिकार हुए। ऐसे मामले थे जब लोग एक खोए हुए या चोरी हुए विकिरण स्रोत से मारे गए थे, या जब लोग अनजाने में खुद को गहन विकिरण के क्षेत्र में पाए गए और सेकंड में घातक खुराक प्राप्त की।

मैं इस बारे में बताऊंगा - या बल्कि, अगले लेख में, विकिरण सुरक्षा के बारे में।

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