TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-
description
Transcript of TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-
![Page 1: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/1.jpg)
TEORIA RADIATIILOR- CONCEPTE DE BAZA-
![Page 2: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/2.jpg)
Notiuni introductive
• Radiatie = forma de energie eliberata la nivel atomic.
• Exista 2 feluri de radiatii:– radiatii ionizante = radiatii capabile sa scoata un
electron orbital dintr-un atom cu care interactioneaza (radiatiile X, neutroni);
– radiatii neionizante = radiatii care nu au suficienta energie pentru a smulge electroni legati din atomul cu care interactioneaza (microunde, rad.UV, VIS, IR, radar, TV, radio).
![Page 3: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/3.jpg)
Concepte de baza ale radioactivitatii
Structura atomului:• nucleu:
- protoni (p);
- neutroni (n).
• invelis electronic:- electroni (e).
![Page 4: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/4.jpg)
P32
15 I125
53
Structura atomului
• Numarul atomic (Z) = numarul de protoni (p) din nucleul unui atom;
• Numarul de masa (A) = suma numarului de protoni si a numarului de neutroni dintr-un nucleu (p + n)
![Page 5: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/5.jpg)
Izotopi
• Atomi cu acelasi numar atomic (Z1 = Z2), dar numere de masa diferite (A1 A2)
C12
6
C14
6
![Page 6: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/6.jpg)
Dezintegrarea radioactiva; radioactivitatea
• Unii izotopi prezinta configuratii nucleare instabile de protoni sau neutroni. Prin emisie de energie sub forma de radiatie ionizanta, ei “se muta” pe o configuratie mai stabila.
• Exces de energie, exces de masa, dezechilibru intre sarcinile electrice de semn opus (e- / p+).
![Page 7: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/7.jpg)
Dezintegrarea radioactiva
• Procesul de emisie spontana (fara vreo influenta din exterior) de radiatii ionizante dintr-un nucleu instabil se numeste dezintegrare radioactiva.
• Procesul de dezintegrare radioactiva este guvernat de legi statistice (nucleele unei cantitati de material radioactiv au, in fiecare moment, aceeasi probabilitate de dezintegrare).
![Page 8: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/8.jpg)
Radioactivitatea
• Proprietatea nucleelor atomice ale unor elemente chimice de a se dezintegra poarta numele de radioactivitate.
• Prin radioactivitate se intelege, in general, prezenta nucleelor radioactive in diferite substante, materiale, mediu etc.
• Ceva anume este (contaminat) radioactiv cand radioactivitatea sa depaseste limitele normale.
![Page 9: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/9.jpg)
Radioactivitate naturala si artificiala
• Radioactivitatea naturalaRadioactivitatea naturala: prezenta in mediul inconjurator a unor radionuclizi naturali (substante radioactive care isi datoreaza existenta unor procese naturale, neinfluentate de activitatile umane);
• Radioactivitatea artificialaRadioactivitatea artificiala: prezenta in mediul inconjurator a unor radionuclizi artificiali (substante radioactive care isi datoreaza existenta activitatilor umane).
![Page 10: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/10.jpg)
Radionuclizi naturali si artificiali
• Radionuclizi naturali:
- de origine telurica (radionuclizii primordiali K-40, Rb-87; seriile radioactive naturale ale U-238, U-235, Th-232);
- de origine cosmogenica (Be-7, H-3, C-14, P-32, P-33).
• Radionuclizi artificiali:- produsi de fisiune (Cs-136,137; I-129÷133; Sr-89,90; etc.)
- produsi de activare (Co-57,58,60; Pu-238÷242; Cs-134; etc.)
prezenta anumitor radionuclizi artificiali in mediu si analiza rapoartelor in care acestia sunt masurati conduce la posibilitatea identificarii sursei de contaminare a mediului (explozii nucleare in atmosfera, accidente nucleare, accidente radiologice)
![Page 11: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/11.jpg)
Tipuri de radiatii
• Emisii de particule (, -, +, n)
• Emisii de fotoni ( , raze X)
![Page 12: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/12.jpg)
Particule alfa)
• Nuclee de Heliu• Sarcina electrica: +2• Masa: mare• Parcurs in aer: 3 -4 cm• Ecranare: o foaie de hartie• Nu sunt penetrante
(se opresc in stratul exterior al pielii)• Risc sever la iradierea interna
(incorporare).
![Page 13: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/14.jpg)
(*) Parcursurile in aer pentru -emitatori comuni: 32P (energie mare, 7 m) 14C (energie medie, 30 cm) 3H (energie joasa, 6 mm)
Particule (beta)
• Electroni / pozitroni• Sarcina electrica: -1, +1• Masa: foarte mica• Parcursul in aer: sub 10 m,
dependent de energie (*)• Mai penetrante decat (se opresc intr-o foita subtire de
Aluminiu)• Risc mediu la iradierea interna si externa• Ecranare: materiale cu Z mic (plastic)
![Page 15: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/16.jpg)
Fotoni
• Nu sunt particule (nu au masa, nu au sarcina electrica), ci “pachete de energie”.
• Penetrante.• Ecranare: materiale cu Z mare (Pb)• Risc radiologic la iradierea interna si
externa
![Page 17: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/17.jpg)
Radiatia (gama)
• Emisie de fotoni din nuclee excitate (nuclee cu exces de energie)
• Insoteste de obicei dezintegrarile , -, +
Radiatiile si X sunt identice, dar au origini diferite.
![Page 18: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/18.jpg)
Radiatii X
• Un electron de pe un nivel excitat “cade” pe o patura electronica inferioara, pierzand energie prin emisia unei radiatii X specifice
• Un electron liber este deviat, pierzand energie sub forma unei radiatii X (“de franare”)
![Page 19: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/19.jpg)
Distante de penetrare a radiatiilor prin materiale
![Page 20: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/20.jpg)
Activitatea
• O cantitate de material radioactiv poarta denumirea de sursa radioactiva.
• Activitatea unei surse radioactive = numarul de nuclee radioactive care se dezintegreaza in unitatea de timp
= dN/dt = -·N
de unde: e- t (legea dezintegrarii radioactive),
unde activitatea sursei la momentul t=0;
N = numar de nuclee ramase nedezintegrate la mom.t;
t = timpul;
= constanta de dezintegrare (probabilitatea unui nucleu de a se dezintegra in unitatea de timp).
![Page 21: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/21.jpg)
Activitatea
• Unitate de masura:
[]SI = 1 Bq (Becquerel) = 1 dez / sec
• Unitate de masura veche:
[]tolerata = 1 Ci (Curie)
1 Ci = 3.7 ·1010 Bq
![Page 22: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/22.jpg)
In practica, se folosesc...
• Submultiplii Ci:
1 mCi = 10-3 Ci
1 Ci = 10-6 Ci
1 nCi = 10-9 Ci
1 pCi = 10-12 Ci
• Relatia de transformare:
1 Bq = 27 pCi
![Page 23: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/23.jpg)
Half-Life is the time required fora given activity to decrease to one half
Nuclid: T1/2
3H 12.3 ani 14C 5,73 ani
32P 14.4 zile 125I 60.1zile
Timpul de injumatatire
• Timpul in care numarul de nuclee radioactive scade la jumatate (timpul dupa care se dezintegreaza jumatate din nucleele radioactive existente la momentul initial).
![Page 24: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/24.jpg)
Radiatii ionizante …
• Radiatii care produc ionizari directe
– dezintegrarea ;
– dezintegrarea .
• Radiatii care produc ionizari indirecte – radiatiile ;
– radiatiile X;
– radiatiile neutronice.
![Page 25: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/25.jpg)
Interactiunea radiatiilor cu materia
• Ionizare (smulgerea unui electron din atom, cu transfer de energie)
• Excitare (ridicarea unui e pe un nivel energetic superior, cu transfer de energie)
Wexcitare < Wionizare
Particule incarcate
Interactiuni electrice
IONIZARE
Modificari chimice
Efecte biologice
![Page 26: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/26.jpg)
Dozimetria radiatiilorMarimi dozimetrice
• Doza absorbita = energia cedata de radiatia ionizanta unitatii de masa a substantei prin care trece:
D = dE / dm
[D]SI = 1 J/kg = 1 Gy (Gray)
[D]tolerata = 1rad = 0.01 Gy• Doza absorbita = marimea fundamentala a dozimetriei;
= marime masurabila (dozimetre).
• Debitul dozei absorbite: Ď = dD/dt; [Ď] = 1 Gy/s; 1 Gy/h
: marime masurabila (debitmetre de doza absorbita)
![Page 27: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/27.jpg)
Marimi dozimetrice
• Efectele biologiceEfectele biologice ale radiatiilor ionizante depind de :– doza absorbita in mediul iradiat (tesut sau organ);– caracteristicile mediului biologic iradiat;– calitatea radiatiei.
• Pentru a lua in considerare toti acesti factori, radioprotectia utilizeaza marimi care nu sunt direct radioprotectia utilizeaza marimi care nu sunt direct masurabilemasurabile, ci deduse prin calculci deduse prin calcul.
![Page 28: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/28.jpg)
Marimi dozimetrice
Radiatii diferite produc efecte diferite asupra materiei vii, in conditiile in care se transfera aceeasi cantitate de energie.
Doza echivalenta = doza absorbita intr-un tesut, ponderata de “periculozitatea” radiatiilor:
H = D·wR
wR = factor de calitate dependent de tipul si energia radiatiei.
(wR =1, pt. rad.X, , ; wR =20, pt. n rapizi, )
[H]SI = 1J/kg = 1 Sv (Sievert)
[H]tolerata = 1 rem = 0.01 Sv
![Page 29: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/29.jpg)
Marimi dozimetrice
Probabilitatea efectului biologic datorat unei anumite H variaza de la un organ sau tesut la altul: fiecare tesut / organ este caracterizat de o anumita radiosensibilitate.
Doza efectiva se refera la intregul organism si este data de suma dozelor efective din toate tesuturile iradiate ale organismului considerat:
E = (wT·HT)
![Page 30: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/30.jpg)
Marimi dozimetrice
Doza efectiva intr-un tesut = produsul dintre doza echivalenta in acel tesut (HT) si factorul de ponderare al acelui tesut (wT):
E = wT·HT [E] = 1 Sv
wT = factori de risc: 0.25, gonade;
0.15, sani;
0.12, maduva osoasa, plamani; 0.03, tiroida, oase;
0.03, restul.
![Page 31: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/31.jpg)
Marimi dozimetrice
• Doza angajata rezultata in urma iradierii organismului = doza efectiva acumulata in organism pe o perioada de 50 de ani ulterioara expunerii; [Sv].
• Doza colectiva da o masura a efectului total asupra sanatatii unei populatii expuse la o sursa data; [om·Sv].
![Page 32: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/32.jpg)
Expunerea la surse naturale de radiatii ~ 3 mSv/an
Cosmic - 0.3 mSv
Food - 0.4 mSvTerrestrial - 0.3 mSv
Radon - 2 mSv
Air
![Page 33: TEORIA RADIATIILOR - CONCEPTE DE BAZA-](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062309/568152b0550346895dc0d2ba/html5/thumbnails/33.jpg)
Expunerea la surse artificiale de radiatii ~ 0.6 mSv/an
5000 Km travel by air
0.05 mSv per trip
Power Plants and Fallout < 0.05 mSv
Medical - 0.5 mSv