Любое вещество на земле в той или иной степени радиоактивно. Альфа-излучение – это поток тяжелых частиц с положительным зарядом, состоящий из протонов и нейтронов. Ученые постоянно изучают возможности применения радиационных нуклидов в медицине и успешно практикуют лечение онкологических заболеваний, прибегая к их помощи. Однако с альфа-частицами следует обращаться с особой осторожностью, так как они имеют слишком высокие показатели биологической активности. Что же подразумевает термин «альфа-излучение», как оно было обнаружено и представляет ли оно опасность для человека?
Как было обнаружено альфа-излучение
Первым альфа-излучение обнаружил сэр Эрнест Резерфорд – британский ученый родом из Новой Зеландии. Благодаря его опытам миру была представлена модель атома. Резерфорду удалось открыть состав излучения посредством воздействия на радиоактивный препарат магнитного поля. Он поместил в полностью герметичный свинцовый цилиндр фотопластину, радиоактивное средство и на выходе подверг его воздействию магнитного поля. Под его влиянием излучение распадалось на три части. Два луча, которые отклонились в противоположные друг другу стороны, получили название альфа-лучи и бета-лучи. Излучение, которое осталось нейтральным и преломлялось под прямым углом, получило название гамма-излучение. Альфа-лучи имеют положительный заряд, а бета – отрицательный.
После подробного изучения альфа-излучения ученый обнаружил, что же все-таки представляет собой это явление. Альфа-частица – это частица, которая по своему строению очень походит на атом гелия и отличается положительным зарядом.
Что характерно для излучения
- Масса альфа-частицы составляет около 4,0015 атомной единицы массы;
- Альфа-частица обладает значительной энергией – от 2 до 9 МэВ;
- Проникающая способность излучения очень низкая – это основная отличительная черта альфа-лучей;
- Основные источники излучения – радиоактивные изотопы;
- Путь луча очень короткий – в воздушной среде его длина, как правило, не превышает 11 см.
Свойства альфа-лучей
Альфа-лучи – это результат воздействия магнитного поля на тяжелый радиоактивный химический элемент. Во время взрыва источником выхода радионуклидов являются остатки атомного заряда урана или плутония, которые не взорвались. Энергетический диапазон альфа-лучей колеблется в пределах 2-9 МэВ в зависимости от того, какой радиоактивный элемент был использован для их получения. Например, уран испускает альфа-лучи с энергией около 4,5 МэВ. При этом начальная скорость их составляет примерно пятнадцать тысяч километров в секунду. По мере того как лучи продвигаются в среде, скорость альфа-частиц уменьшается и на определенном отрезке уравнивается со скоростью движения молекул этого вещества. После замедления положительные альфа-частицы притягивают электрон и образуют атом гелия.
Вся энергия альфа-лучей направлена на ионизацию атома. Альфа-излучение признано самым ионизирующим среди радиоактивных. Продвигаясь на один сантиметр в воздушной среде, частицы создают порядка 30 тысяч пар ионов. При этом на разных отрезках пробега альфа-частицы ионизация не одинакова. Динамика роста ионизирующей способности наблюдается не в начале пути пробега, а ближе к его концу. Самые высокие показатели наблюдаются именно в конце пути, так как излучение встречается с наибольшим количеством атомов, преодолевая последние сантиметры.
Именно из-за высокой ионизирующей способности скорость альфа-частицы довольно низкая, а длина пробега не превышает 11 см в воздушной среде. В твердых веществах величина пути альфа-излучения не превышает сотой доли миллиметра. Радионуклиды урана или плутония практически не способны продвигаться по тканям человеческого тела. Обычный лист бумаги или одежда становятся для них непреодолимым препятствием.
Влияние альфа-излучения на человека
Значительная ионизация приводит к тому, что мощный поток энергии, который исходит от источника, очень быстро сводится к нулевым показателям. Из-за такой молниеносной потери энергетического ресурса проникающая способность альфа-частицы составляет сотые доли миллиметра. Излучение не способно пройти даже через омертвевшие клетки кожи, поэтому практически не представляет опасности для человека при внешнем воздействии.
Если же для образования альфа-излучения был применен ускоритель, то его влияние уже не будет столь безобидным. Альфа-частицы моментально распадаются на радиоактивные нуклиды, которые опасны для человеческого здоровья.
При попадании внутрь самой минимальной дозы радиации, что может попасть в организм через органы дыхания или пищеварительный тракт, человек может получить облучение, достаточное, чтобы спровоцировать у него лучевую болезнь.
То есть при внешнем воздействии альфа-лучи способны нанести вред организму, только если человеческое тело покрыто открытыми ранами. Попадая в организм, альфа-частицы заставляют клетки делиться с большей скоростью, облучая их, что приводит к изменению генетической информации, мутациям и образованию раковых опухолей. Когда альфа-излучение проникает внутрь организма, оно способно привести к лучевой болезни – смертельный исход при этом неизбежен.
Как можно защититься от альфа-излучения
Альфа-излучение представляет собой движение частиц с высокой ионизацией, которое не способно проникать дальше верхних слоев эпидермиса. Максимум, что могут спровоцировать альфа-лучи – это легкие ожоги и раздражение. По итогам многих исследований было установлено, что внешнее воздействие неопасно. Однако проникая в организм с продуктами питания, водой или через поврежденные участки кожи, альфа-лучи способны вызвать серьезную интоксикацию. Сильная ионизация, наличие свободного водорода и кислорода в составе альфа-излучения приводит к серьезным сбоям и патологиям.
Внешний поток альфа-лучей считается абсолютно безобидным для человека и не требует специальной защиты. Обычная бумага или тонкий алюминиевый лист создаст надежный барьер. И даже этого не требуется, так как одежда полностью задержит излучение и не позволит ему добраться до кожи.
Рекомендуется отдалиться от источника образования альфа-лучей на 20 см и такой меры предосторожности будет вполне достаточно.
Что касается внутреннего облучения, то тут нужно тщательно позаботиться о собственной безопасности. В оснащение человека, находящегося в зоне массового поражения, должны входить следующие средства индивидуальной защиты:
- одежда и обувь из плотных материалов: комбинезоны с капюшонами, нарукавники, перчатки, специальные ботинки;
- шлем и щиток из оргстекла, лучшим обмундированием будет противогаз;
- альфа-лучи проникают через поврежденную кожу и раны, поэтому ее необходимо защитить специальными пастами, эмульсиями или кремами.
Кроме того, есть рекомендации по поводу выведения из организма продуктов распада альфа-частиц путем употребления некоторых продуктов питания. Среди них цитрусовые, капуста, бобовые, рыба и другие продукты, которые имеют в своем составе витамины В и С. Что касается народных методов, то выходу радионуклидов из организма способствует топинамбур.
Особые свойства альфа-частиц, в частности, их низкая проникающая способность, не позволяет обнаружить радиацию обычными дозиметрами. Для этого используют счетчик Гейгера, уведомляющий об опасности характерным щелканьем, что позволяет быстро обезопасить себя и защитится от проникновения альфа-лучей.
Польза изотопов альфа-излучения
Многолетнее изучение физико-химических характеристик альфа-лучей показало, что от их воздействия может быть не только вред, но и немалая польза. Альфа-терапия предназначена для борьбы со многими серьезными недугами в комплексе с основным медикаментозным лечением. Для этого применяются изотопы, которые получают при альфа-излучении: радон, торон. Они быстро выходят из организма и не отличаются большим сроком жизни.
Процедуры, которые назначаются для оздоровления изотопами альфа-излучения:
- радоновые ванны;
- употребление радоновой воды;
- радоновые ингаляции и компрессы.
Несмотря на агрессивность радионуклидов альфа-излучения, по мнению специалистов, именно альфа-частицы более действенно и безопасно применяются в медицине. Сеансов для борьбы с раковыми клетками понадобится намного меньше, чем при лечении бета-лучами, так как альфа-излучение действует на очаг более сосредоточено.
Альфа-терапия применяется для лечения:
- сердца и сосудов, гипертонической болезни, ишемии, аритмии;
- проблем по гинекологии, гормональных сбоев;
- болезней позвоночного столба: кифозов, лордозов, сколиозов;
- суставов: артритов, артрозов, подагры, ревматизма.
Кроме того, лечение альфа-излучением дает положительную динамику при неврозах и панических атаках, так как оказывает успокаивающее действие, притупляет боль и убирает усталость.
Благодаря многочисленным экспериментам целой группы физиков-ядерщиков были проведены четкие грани между опасной дозой излучения и дозой, полезной для организма. Применение альфа-терапии позволило вернуть здоровье многим серьезно больным людям.
Выводы и заключение
Подытожить вышеизложенную информацию, можно выделив основные особенности альфа-излучения.
- Низкая проникающая способность.
- Высокие ионизирующие свойства.
- Наибольшую опасность несут именно продукты распада альфа-частиц – радионуклиды.
- Космические лучи в значительной степени состоят из альфа-лучей.
- Определить радиацию может только счетчик Гейгера.
- Лист бумаги, перчатки, пластиковые очки и плотная одежда с длинными рукавами – надежная защита от альфа-излучения.
- Альфа-терапия показала себя как эффективный и действенный способ лечения тяжелых заболеваний.
- Альфа-излучение более безопасно при лечении, чем, к примеру, терапия с использованием бета-частиц.
- Источники альфа-частиц: радиоактивное производство, реакторы, урановая промышленность.
Из этого следует, что любая радиация и полезна и в то же время смертельно опасна. К счастью, если альфа-излучение и присутствует в повседневной жизни человека, то, как правило, оно настолько мизерно, что неспособно нанести непоправимый вред его здоровью.
