Радіоактивність - це здатність деяких природних елементів (радію, урану, торію та ін.), А також штучних радіоактивних ізотопів мимовільно розпадатися, випускаючи при цьому невидимі і неощущаемое людиною випромінювання. Такі елементи називаються радіоактивними. Мимовільне перетворення (розпад) призводить до зміни їх атомного номера або масового числа. У першому випадку відбувається перетворення одного хімічного елемента в інший, а в другому - перетворення ізотопів даного хімічного елемента.
Якщо подивитися на таблицю Менделєєва, то можна відзначити, що у більшості хімічних елементів є радіоактивні і нерадіоактивні (стабільні) ізотопи. Речовина, яка має в своєму складі радіоактивні нукліди (радіонукліди), називають радіоактивним. Як вже зазначалося вище, в результаті радіоактивних перетворень виникають ядерні (іонізуючі) випромінювання.
Радіоактивні речовини розпадаються з певною швидкістю, вимірюваної періодом напіврозпаду. т. е. часом, протягом якого розпадається половина всіх атомів. Радіоактивний розпад не може бути зупинений або прискорений яким-небудь способом. Це природна властивість радіоактивних речовин непідвладне людині.
Крім швидкості радіоактивного розпаду, до основних характеристик радіоактивності також відносяться: активність (кількість радіоактивної речовини), доза випромінювання, рівень радіації (потужність дози випромінювання), ступінь забруднення радіоактивними речовинами.
У будь-якому радіоактивному речовині відбувається поступовий розпад всіх ядер його атомів. Чим більше період напіврозпаду, т. Е. Чим менше швидкість розпаду, тим довше «живе» даний радіоактивний ізотоп, створюючи радіоактивні випромінювання. Для різних ізотопів період напіврозпаду коливається в широких межах. Так, наприклад, період напіврозпаду йоду-131 становить 8,04 доби; стронцію-90 - 29,12 року; плутонію-239 - 24 065 років; урану-235 - 703,8 млн років, а торію-232 - більш 14 млрд років. Останні три входили до складу ядерного палива IV блоку Чорнобильської атомної електростанції (ЧАЕС). Період напіврозпаду характеризує швидкість розпаду радіоактивної речовини, але не визначає його кількості: активності.
Вимірювання кількості радіоактивної речовини за його масі важко, так як радіоактивні ізотопи знаходяться зазвичай в суміші з іншими речовинами. Крім того, різні ізотопи при одній і тій же масі володіють різною радіоактивністю, т. Е. Розпад їх відбувається з різною швидкістю. Тому кількість радіоактивної речовини прийнято оцінювати його активністю, під якою розуміють кількість радіоактивних розпадів ядер атомів за одиницю часу (розпад в секунду).
За одиницю активності прийнято кюрі. названа на прізвище Марії Кюрі - польської наукового, що відкрила штучну радіоактивність.
Кюрі - це така кількість радіоактивної речовини, в якому відбувається 37 млрд розпадів ядер атомів за секунду:
1 кюрі (Кі) = 3,7 • 10 10 роз. / С.
Похідними цієї одиниці активності є: мілікюрі - тисячна частка кюрі, і мікрокюрі - мільйонна частка кюрі.
Активність радіоактивної речовини безпосередньо не характеризує іонізуючого впливу випромінювання: при одній і тій же активності іонізуючу дію залежить від виду та енергії випромінювання, фізичних властивостей середовища, що опромінюється та Інших факторів. Іонізуючу дію випромінювань, а отже, і їх вражаючу дію на організм характеризується дозою випромінювання (опромінення).
Дозою опромінення називається енергія випромінювання, поглинена в одиниці об'єму або маси речовини за весь час дії випромінювання. Енергія випромінювання, поглинена речовиною, витрачається на його іонізацію. Отже, доза опромінення, характеризує ступінь іонізації речовини: чим більше доза, тим більше ступінь цієї іонізації. Тому саме доза випромінювання (або опромінення) є мірою вражаючої дії радіоактивних випромінювань на організм людини, тварини або рослини. Одна і та ж доза може накопичуватися за різний час, причому біологічний ефект опромінення залежить не лише від величини дози, але і від часу її накопичення. Чим швидше отримана дана доза, тим більше її нищівну силу, і навпаки.
Є три види доз: експозиційна, поглинута і еквівалентна. Доза випромінювання, іонізаційний ефект гамма-випромінювань в повітрі називається експозиційної. Саме її і вимірюють дозиметрическими приладами. Вона характеризує джерело і радіоактивне поле, яке він створює. Це потенційна небезпека опромінення. Людина може увійти в це поле і опромінитися, але може не увійти і, отже, не піддатися опроміненню. Але поле з певною дозою випромінювання залишається. Її вимірюють рентгенах (Р), а в системі СІ - кулонах на кілограм (Кл / кг).
Поглинена доза опромінення - це кількість енергії різних видів іонізуючих випромінювань, поглинена одиницею маси даного середовища. За одиницю поглиненої дози опромінення приймають джоуль на кілограм (Дж / кг) - грей, а широко поширеною позасистемної одиницею є радий.
Еквівалентна доза опромінення враховує ту обставину, що різні види випромінювань створюють різний біологічний вражаючий ефект при одній і тій самій дозі випромінювання. Наприклад, альфа-випромінювання завдає людині вражаючий ефект в двадцять разів більший, ніж така ж доза гамма-випромінювання. Щоб врахувати нерівномірність ураження від різних видів випромінювань уведений «коефіцієнт якості», на який необхідно помножити величину поглиненої дози від певного виду випромінювання, щоб отримати еквівалентну дозу. Всі національні і міжнародні норми встановлені саме в еквівалентній дозі опромінення.
Позасистемної одиницею цієї дози є бер, а в системі СІ - зіверт (Зв).
Ступінь забруднення радіоактивними речовинами характеризується щільністю забруднення, яка вимірюється кількістю радіоактивних розпадів атомів, що відбуваються за одиницю часу на одиниці поверхні, в одиниці маси або обсягу, т. Е. Одиницями питомої активності (див. Додаток 1). Знання ступеня забруднення дозволяє оцінити шкідливий біологічний вплив радіоактивно забруднених предметів і речовин при зіткненні з ними або попаданні їх всередину організму. Радіоактивне забруднення може бути поверхневим (тонкий мікронних шар) або ж об'ємним і масовим (глибинне, структурний забруднення).
У польових умовах часто досить визначити не абсолютне значення радіоактивного забруднення, а лише встановити, як забруднене об'єкт: вище або нижче допустимого значення. Для продовольства, води, фуражу, що потрапляють всередину організму людини або тварини, допустима ступінь забруднення наводиться також в одиницях питомої активності.