גלה מהי קרינה וכיצד היא נמדדת?

הידעתם שקרינה היא פליטה שהיא טבעית בסביבה בה אנו חיים? ובכן, זה כן, וניתן לייצר אותו גם על ידי פעילויות הקשורות לתעשייה ואפילו לתהליכי אבחון רפואיים. אתה רוצה לדעת כיצד נמדדת קרינה?

צילומי רנטגן על הגוף

בדרך כלל משתמשים בקרני רנטגן בתהליכי אבחון ברפואה, כאשר הם עוברים בגוף האדם, חלק מהם נספג וזה שחוצה הוא זה שיוצר את תמונות הרנטגן. זה שמצליח לעבור בגוף לא גורם לעלייה בקרינה בחולים, אבל זה שנקלט גורם לעלייה, מסיבה זו נשים בהריון לא צריכות לעשות צילומי רנטגן, בגלל ההשפעות שהם מייצרים ואנחנו חייב לדעת כיצד נמדדת רדיואקטיביות?

מידת הקרינה שיש לכל הגוף נקראת המינון האפקטיבי, ויחידת המדידה שלה היא מיליסיוורט (mSv). רופאים משתמשים במינון יעיל זה, כאשר הם מתייחסים להשפעות המשניות הסבירות שהם מייצרים, ולוקחים בחשבון את הרגישות לקרינה של האיברים התומכים בה.

קרינה מייננת טבעית

כל בני האדם חשופים למקורות קרינה טבעיים. לפי ההערכות המדעיות האחרונות, אדם ממוצע בארצות הברית סובל ממינון יעיל של כ-3 mSv בשנה מקרינה טבעית, הכוללת קרינה קוסמית מהחלל החיצון, וכן מאפיינים של קרינת השמש.

כמו כן, ישנם משתנים כמו גובה המקום בו הם חיים, מכיוון שאנשים שחיים בגובה רב מקבלים כ-1,5 mSv יותר בשנה מאנשים שחיים באזורים קרובים לגובה פני הים. מקור הקרינה הגדול ביותר בתוך הבית הוא מגז ראדון, שהוא כ-2 mSv בשנה.

איך מודדים קרינה?

כיצד נמדדת ונשלטת כמות הקרינה הזו, כלומר,כיצד נמדדת קרינה? זה מתבצע עם מכשירים הנקראים דוסימטרים. ויש מגוון גדול מהם, לכן חשוב שתוכלו לבחור את המתאים ביותר, לפי השימוש בו הוא עומד לשמש. לכן, אנחנו הולכים להסביר שיש שתי קבוצות גדולות:

• מדדי מינון אישיים, המשמשים כאשר יש צורך למדוד את המינון שקיבל אדם ספציפי. ישנם מספר סוגים של מודדים לשימוש אישי, סוג טבעת, לפרקי כף היד או לשימוש על הדש.
• מדדי שטח, המשמשים כאשר יש צורך לדעת את המינונים שמקבלים אנשים במקומות או במקומות עבודה.

היסטוריה של מדידת קרינה

מאז התקופות הנידחות ביותר, בני אדם חשו צורך למדוד, ולכן הם עסקו ביצירת מכשירים לשם כך, כמו גם להגיע להסכמה לגבי השימושים בהם ניתן להשתמש במדידות אלו, פעילות שהיא הייתה לא קל בכלל. למרבה המזל, יש לנו כעת מערכת בינלאומית של יחידות מדידה.

גלילאו גליליי כבר אמר שהוא אסטרונום, פילוסוף, מתמטיקאי ופיזיקאי איטלקי, שאין להכחיש את השפעתו על המהפכה המדעית המודרנית.הוא בא לאשר שצריך למדוד את מה שניתן למדידה ולנסות למדוד את מה שעדיין לא היה. אתה רק צריך להסתכל על היסטוריה של הפיזיקה על מנת לאמת את הרצון למדידה שהיה לאדם מאז ומתמיד.

כאשר נצפית תופעת טבע באופן כללי, חושבים שהנתונים המתקבלים אינם שלמים, אלא אם התקבל מידע כמותי, כלומר, נעשתה המדידה המתאימה למה שיש לדעת. כיצד נמדדת קרינה. כדי לקבל מידע שנחשב אמין, יש צורך במדידה של נכס פיזי.

מדידה היא תרגול שבאמצעותו יש לנו את היכולת להקצות מספר לתכונה פיזית, שנוצרת כתוצאה מהשוואה של תכונה כאמור עם תכונה דומה אחרת שנלקחת כתבנית, וזה מה שאנחנו הולכים לקרוא המדידה.יחידת המידה.

אנו רוצים להראות לכם באמצעות השוואה כיצד נמדדת קרינה. אם בחדר יש רצפה מכוסה אריחים וניקח אריח כיחידת מידה, על ידי ספירת מספר האריחים, והוספת מידותיהם, נוכל לדעת מה פני השטח של אותו חדר. מדידה של אותו גודל פיזיקלי, או משטח, יכולה לגרום להופעת שתי כמויות שונות, מכיוון שניתן להשתמש ביחידות מדידה שונות.

מסיבה זו, יש צורך לתקנן או לקבוע דפוס יחידת מדידה אחת לכל גודל, כך שכל האנשים יוכלו להבין את הנתונים שמקורם בכל מדידה.

לפיכך, קרינה מייננת אינה יוצאת דופן לצורך במדידה, ולכן חשוב מאוד להגדיר באילו גדלים עומדים לשמש בצורה סטנדרטית ולקבוע יחידות ייחודיות לכל אחד מהגדלים הנ"ל.

קרינה מייננת היא חסרת ריח, חסרת טעם, שקטה, חסרת צבע ובלתי נראית ואי אפשר לגעת בה, ולכן בהחלט לא ניתן לזיהוי על ידי חושים אנושיים רגילים. עם זאת, ייתכן שניתן לזהות ולמדוד אותם על ידי תהליכים שונים כפי שמתואר בסעיף עתידי של פוסט זה.

מכיוון שלא ניתן לזהות אותם באמצעות החושים הטבעיים שלנו, הדבר עלול לגרום לנו לחשוב, בטעות, שהם לא קיימים או שהם לא יכולים לייצר עלינו השפעה ביולוגית כלשהי. עם זאת, נורמלי שנוכל לזהות את קיומם בשל ההשפעות שהם מייצרים, שכן יש להם יכולת רבה ליינן חומר ולהיספג בו, ולכן יש צורך לדעת ¿איך מודדים קרינה?

מכאן עולה שיש צורך לכמת אותם, מה שנובע ממימוש מספר השפעות המזיקות לאורגניזמים חיים. זה זמן רב ידוע שמינונים גבוהים של קרינה מייננת מסוגלים לגרום לפגיעה ברקמות אנושיות. למעשה, שישה חודשים בלבד לאחר גילוי קרני הרנטגן על ידי רונטגן ב-1895, כבר תוארו ההשפעות המזיקות הראשונות של קרינה מייננת.

כך שאולי יהיה לך ידע להיות מסוגל לפרש את יחידת מדידת קרינה שאליה זה עשוי להיות קשור, אנו מציינים שהגדלים והיחידות המקבילות שלהם המשמשות ביותר לכימות קרינה מייננת ותרכובות רדיואקטיביות הן:

כמות תהליך פיזי שנמדד יחידות SI

פעילות ריקבון גרעיני Becquerel (Bq)

מינון נספג אנרגיה שהופקדה אפור (Gy)

מינון שווה ערך ביולוגי אפקט Sievert (Sv)

סיכוני מינון יעיל Sievert (Sv)

עכשיו בערך באילו יחידות נמדדת קרינה?, לכל יחידה יש ​​את הכפולות והמשנה שלה. במערכת הבינלאומית (SI) מכפילי המשנה שבהם נשתמש הכי הרבה יהיו:

• מילי(מ) = 10-3
• מיקרו(µ)= 10-6
• nano(n)=10-9

פעילות רדיואקטיבית

הוא נמדד בדרך כלל בבקרל (Bq), שהוא תקן הנגזר ממערכת היחידות הבינלאומית, והוא שווה ערך להתפרקות גרעינית אחת בשנייה. הבקרלים יגידו לנו מהי המהירות שבה חומר רדיואקטיבי מתפרק. לכן, ככל שמספר הבקרלים גדול יותר, היסוד יתפרק מהר יותר, ולכן היסוד יהיה פעיל יותר.

עם זאת, הפעילות או מספר הבקרלים לא יספקו לנו מידע על ההשפעות הסבירות שעשויות להיות למקור קרינה על בריאותנו. מקור שבו אנו יכולים למדוד כ-100.000 מיליון Bq יכול להיות לא מזיק לחלוטין, אם הוא היה מוגן או הרחק מהגוף שלנו, או שהוא יכול לגרום לנזק חמור לבריאותנו אם נבלע את האלמנט הזה בטעות.

נזק שעלול להיגרם מחשיפה

על מנת שנוכל לדעת מהן ההשפעות הסבירות שייצפו בבריאותנו, עקב חשיפה לקרינה מייננת, יש צורך שנוכל להכיר את המושגים המודיעים לנו על חלק האנרגיה הנספגת ברקמות. ומאפשר לנו להיות מסוגלים לכמת את הנזק הביולוגי שעלול להיגרם. כלומר, עלינו להיות מודעים למינון הקרינה המתקבל.

קרינה מייננת מצליחה ליצור אינטראקציה עם החומר, משאירה בו אנרגיה, גורמת ליינון ומסיבה זו היא תיצור שינויים במולקולות התאים. הנזק הביולוגי שהוא תוצר של קרינה מייננת קשור לכמות האנרגיה שהופקדה ליחידת מסה, הנקראת גודל המכונה המינון הנקלט.

כפי שאנו כבר יודעים, אנרגיה במערכת הבינלאומית נמדדת בג'ול (J) ומסה בקילוגרם (ק"ג), לכן יש למדוד את המינון הנקלט ב-J/Kg, שהיא יחידה הידועה בשם היחידה האפורה (Gy). ).

עובדה נוספת שיש לקחת בחשבון היא שהנזק הביולוגי המתרחש כתוצאה מקרינה אינו קשור רק לכמות האנרגיה שהופקדה ברקמה או באיבר, אלא גם משפיע על סוג הקרינה. לא כל סוגי הקרינה מייצרים את אותה כמות יינון כשהם עוברים דרך חומר חי.

לדוגמה, חלקיקי אלפא גורמים לצפיפות יינון גבוהה יותר בחומר שהם עוברים דרכו מאשר קרני גמא, עבור אותה כמות מינון נספג. ידוע שהקרינות הגורמות לצפיפות יינון גבוהה יותר מזיקות יותר גם אם המינונים שווים.

המינון המקביל הוא מה שמוגדר כגודל המשמש לביטוי כמות האנרגיה שניתן להפקיד ליחידת מסה, שהיא המינון הנקלט, וסוג הקרינה שמשחררת את האנרגיה האמורה. גודל זה יכול להימדד גם ב-J/Kg, אך הוא נקרא Sievert (Sv).

לבסוף, ידוע שהנזק שקרינה מייננת יכולה לייצר ביצור חי, בנוסף לציות למינון הנקלט ולסוג הקרינה, קשור גם לרקמה או לאיבר שקיבלו את ההקרנה.

הסיבה לכך היא שלא לכל הרקמות בגוף האדם יש אותה רגישות לקרינה ולכן לא כולן יתרמו במידה שווה לנזק שתגרום החשיפה לבריאותנו. על מנת לקחת בחשבון נתונים אלו, נוצרה גודל המינון האפקטיבי, אשר, כמו המינון המקביל, נמדד ב-Sv (J/Kg).

כדי שנוכל להבין את כל הגדלים הללו, אנו מציעים לך לדמיין שאתה נמצא תחת סופת ברד. כמות הברד שירדו היא מה שעומד לייצג את הפעילות הרדיואקטיבית, אבל לא כל הברד שיורד ישפיע עלינו. אלו שפוגעים בנו הם אלו שעומדים לגרום נזק, לכן, מספר אבני הברד שפגעו בנו מייצג את כמות המנה שנספגה.

כעת, הנזק שהברד יכול לגרום לנו לא יהיה תלוי רק בכמות הברד שתכה בנו, אלא יש לקחת בחשבון גם את גודלו. לכן, ככל שכמות הברד שתכה בנו גדולה יותר, ככל שהברד גדול יותר, כך הוא יגרום לנו יותר נזק. כמות אבני הברד שמגיעות אלינו וגודלן הוא זה שעבור קרינה מייננת יעיד מה יהיה המינון המקביל.

לבסוף, אם אנחנו באמת רוצים לדעת את הנזק שהברד יגרום, כמו גם את מספר אבני הברד שפגעו בנו ואת גודלן, עלינו להעריך גם איזה חלק בגופו של האדם נפגע, שכן לא כל יש להם את אותה רגישות. ובכן, כל אלו הם השיקולים שיש לקחת בחשבון כשמדברים על קרינה מייננת ורקמות גופנו, ומסיבה זו יש צורך להשתמש במדד המינון היעיל.

כלומר, הגדלים הקשורים למינון הקרינה המייננת הם:

• מינון נספג: אנרגיה שהופקדה ליחידת מסה, נמדדת באפור (Gy)/(J/Kg).
• מינון שווה ערך: מינון נספג מוכפל בגורם ניפוח הלוקח בחשבון את סוג הקרינה המייננת המייצרת את החשיפה, הנמדדת ב- Sievert (Sv)/ (J/Kg).
• מינון אפקטיבי: סכום המינון המקביל בכל איבר/רקמה, מוכפל בגורם שקלול הלוקח בחשבון את הרגישות השונה של איברים ורקמות לקרינה מייננת ונמדד ב-Sievert (Sv)/(J/Kg)

יש גודל שישפיע גם על ההשפעה שתיצור קרינה מייננת על בריאותנו והוא ה-Dose Rate, שיצביע על מנת הקרינה שהתקבלה ליחידת זמן. ידוע מדעית כי מנה המתקבלת לאורך תקופה ארוכה פחות מזיקה מאשר אם אותה מנה מתקבלת אך רק בפרק זמן של שניות או דקות.

איך אנחנו מזהים אותם?

כפי שכבר ציינו בעבר, החושים שלנו אינם מסוגלים לזהות קרינה מייננת. עם זאת, קיים כיום מגוון רחב של מכשירים בעזרתם ניתן לזהות ולמדוד קרינה מייננת, אותם אתם בוודאי מכירים בתור מוני רדיואקטיביות ומדדי רדיואקטיביות.

אבל, לא כל מדי הדוסימטרים משתמשים באותה שיטה למדידת מינוני קרינה מייננת. כמה מהמכשירים שבהם נעשה שימוש הם:

דוסימטר עט, על שם צורתו, המשתמש במטען ובמתח החשמלי של קבל כדי לזהות ולמדוד קרינה מייננת. מדי דוסימטרים אלו יכולים לתעד קרינת גמא וקרני רנטגן כמו גם קרינת בטא.

דוסימטר הסרט, המשתמש ביריעת סרט שמתכהה בהתאם לכמות הקרינה הקטנה או הגדולה יותר שהוא יכול לקלוט.

מדדי תרמולומיננסנציה, המשתמשים בגבישים מיוחדים בהם קרינת רנטגן או קרינת גמא מייצרת שינויים מיקרוסקופיים, אשר מביאים לאור נראה כאשר משתחררת אנרגיית קרינה נספגת על ידי חימום הגביש.

מדי דוסימטר דיגיטליים משתמשים בחיישנים אלקטרוניים ומעבדים את האות, ומציגים על מסך את מנת הקרינה המתקבלת. והם ניתנים להגדרה כך שהם פולטים צליל כאשר רמת הקרינה המתקבלת מסוכנת.